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1. WO2020157149 - Μ-LED, ENSEMBLE DE Μ-LED, ÉCRAN ET PROCÉDÉ ASSOCIÉ

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[ DE ]
m-LED , m-LED ANORDNUNG , DISPLAY UND VERFAHREN ZU SELBEN

Diese Patentannmeldung beansprucht die Prioritäten der deut schen Anmeldungen DE 10 2019 201 114.4 vom 29. Januar 2019, DE 10 2019 111 766.6 vom 07. Mai 2019, DE 10 2019 112 124.8 vom

09. Mai 2019, DE 10 2019 116 313.7 vom 14. Juni 2019, DE 10 2019 131 506.9 vom 21. November 2019, DE 10 2019 118 251.4 vom 05. Juli 2019, DE 10 2019 118 082.1 vom 04. Juli 2019, DE 10 2019 108 260.9 vom 29. März 2019, DE 10 2019 125 349.7 vom 20. September 2019, DE 10 2019 112 490.5 vom 13. Mai 2019, DE 10

2019 112 604.5 vom 14. Mai 2019, DE 10 2019 112 609.6 vom 14. Mai 2019, DE 10 2019 102 509.5 vom 31. Januar 2019, DE 10 2019 115 479.0 vom 07. Juni 2019, DE 10 2019 112 616.9 vom 14. Mai

2019, DE 10 2019 113 791.8 vom 23. Mai 2019, DE 10 2019 110 499.8 vom 23. April 2019, DE 10 2019 110 523.4 vom 23. April

2019, DE 10 2019 130 934.4 vom 15. November 2019, DE 10 2019 114 321.7 vom 28. Mai 2019, DE 10 2019 127 425.7 vom 11. Oktober

2019, DE 10 2019 112 639.8 vom 14. Mai 2019, DE 10 2019 112

605.3 vom 14. Mai 2019, DE 10 2019 113 636.9 vom 22. Mai 2019, DE 10 2019 103 365.9 vom 11. Februar 2019, DE 10 2019 116 312.9 vom 14. Juni 2019, DE 10 2019 115 991.1 vom 12. Juni 2019, DE 10 2019 125 875.8 vom 25. September 2019, DE 10 2019 127 424.9 vom 11. Oktober 2019, DE 10 2019 118 085.6 vom 04. Juli 2019, DE 10 2019 125 336.5 vom 20. September 2019, DE 10 2019 113 793.4 vom 23. Mai 2019, DE 10 2019 110 500.5 vom 23. April 2019,

DE 10 2019 111 767.4 vom 07. Mai 2019, DE 10 2019 121 672.9 vom

12. August 2019, DE 10 2019 118 084.8 vom 04. Juli 2019, DE 10

2019 113 768.3 vom 23. Mai 2019, DE 10 2019 113 792.6 vom 23. Mai 2019, DE 10 2019 110 497.1 vom 23. April 2019, DE 10 2019 114 442.6 vom 29. Mai 2019, DE 10 2019 129 209.3 vom 29. Oktober

2019, DE 10 2019 130 821.6 vom 14. November 2019 und DE 10 2019 130 866.6 vom 15. November 2019, deren Offenbarungsgehälter hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden, sowie die Priori täten der dänischen Anmeldungen DK PA201970059 vom 29. Januar 2019, DK PA201970060 vom 29. Januar 2019 und DK PA201970061 vom 29. Januar 2019 deren Offenbarungsgehälter hiermit durch Rück bezug aufgenommen werden, sowie die Priorität der US Anmeldung US 62/937,552 vom 19. November 2019, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Hintergrund

Die laufenden gegenwärtigen Entwicklungen innerhalb des Inter nets der Dinge und dem Bereich von Kommunikation hat die Tür für verschiedene neue Anwendungen und Konzepte geöffnet. Für Entwicklungs-, Service- und Herstellungszwecke bieten diese Konzepte und Anwendungen eine erhöhte Wirksamkeit und Effizi enz .

Ein Aspekt neuer Konzepte beruht auf erweiterter oder virtueller Realität. Eine allgemeine Definition von "Augmented Reality" ist gegeben durch eine "interaktive Erfahrung der realen Umge bung, wobei die Objekte daraus, die sich in der realen Welt befinden, erweitert sind durch computergenerierte wahrnehmbare Information".

Die Information wird zumeist durch Visualisierung transpor tiert, ist aber nicht auf die visuelle Wahrnehmung beschränkt. Manchmal können haptische oder andere Sinneswahrnehmungen ge-braucht werden, um die Realität zu erweitern. Im Fall von Vi sualisierung kann die überlagerte sensorisch visuelle Informa tion konstruktiv sein, d.h. zusätzlich zu der natürlichen Um gebung, oder sie kann destruktiv sein, zum Beispiel durch über decken von Teilen der natürlichen Umgebung. In einigen Anwen-düngen ist es zudem möglich, in der einen oder der anderen Weise mit der überlagerten sensorischen Information zu interagieren. Auf diese Weise verstärkt erweiterte Realität die laufende Wahr nehmung des Nutzers der realen Umgebung.

Im Gegensatz dazu ersetzt "virtuelle Realität" die reale Umge bung des Nutzers komplett mit einer Umgebung, die vollkommen simuliert ist. Mit anderen Worten, während der Nutzer in einer erweiterten Realitätsumgebung in der Lage ist, die reale Welt zumindest teilweise wahrzunehmen, ist die Umgebung in einer virtuellen Realität komplett simuliert und mag signifikant von der Realität abweichen.

Erweiterte Realität kann benutzt werden, um natürliche Umge bungssituationen zu verbessern, und dabei das Erlebnis des Nut zers zu bereichern oder ihn zu unterstützen, wenn er bestimmte Aufgaben ausführt. Zum Beispiel mag ein Nutzer ein Display mit erweiterter Realitätsfunktionen benutzen, um ihn bei der Durch führung bestimmter Aufgaben zu unterstützen. Da Informationen über ein reales Objekt überlagert werden, um Hinweise für den Nutzer zu liefern, wird der Nutzer mit zusätzlicher Information unterstützt, was ihm erlaubt, während Herstellung, Reparatur aufgaben oder anderen Dienstleistungen schneller, sicherer und effektiver zu handeln. Im medizinischen Bereich kann erweiterte Realität dazu genutzt werden, den Arzt in Diagnose und Behand lung des Patienten zu führen und zu unterstützen. In der Ent wicklung mag ein Ingenieur die Ergebnisse seiner Versuche direkt erfahren und kann die Ergebnisse so einfacher auswerten. In der Touristik- oder Eventbranche kann eine erweiterte Realität ei nem Benutzer zusätzliche Informationen zu Sehenswürdigkeiten, Geschichte oder ähnliches liefern. Erweiterte Realität kann beim Lernen von Tätigkeiten oder Aufgaben unterstützen.

Zusammenfassung

In der folgenden Zusammenfassung werden verschiedene Aspekte für m-Displays im Bereich der Automotive und Augmented Reality Anwendungen erläutert. Dazu gehören Vorrichtungen, Displays, Ansteuerungen, prozesstechnische Verfahren und andere Aspekte, die für erweiterte Realität und für Automotiveanwendungen ge eignet sind. Dazu gehören Aspekte, welche auf die Lichterzeugung mittels Anzeigen, Displays oder ähnliches gerichtet sind. Zudem werden Steuerschaltungen, Stromversorgungen und Aspekte zur Lichtauskopplung, zur Lichtführung und -fokussierung sowie An wendungen von solchen Vorrichtungen aufgeführt und anhand von verschiedenen Beispielen erläutert.

Wegen der verschiedenen Beschränkungen und Herausforderungen, die sich aufgrund der geringen Größe der lichterzeugenden Bau elemente ergeben, ist eine Kombination der verschiedenen Aspekte nicht nur vorteilhaft, sondern oftmals auch geboten. Zur ein facheren Handhabung wird diese Offenbarung in mehrere Abschnitte gegliedert, deren Themen ähnlich sind. Dies soll jedoch explizit nicht so verstanden werden, dass Merkmale aus einem Thema nicht mit anderen zu kombinieren sind. Vielmehr sind Aspekte aus ver schiedenen Themengebieten zu kombinieren, um ein Display für Augmented Reality oder andere Anwendungen oder auch im Automo tive Bereich zu schaffen.

Für die Überlegungen zu den folgenden Lösungen sollen einige Begriffe und Ausdrücke erklärt werden, um ein gemeinsames und gleiches Verständnis zu definieren. Die aufgeführten Begriffe werden in der Regel mit diesem Verständnis in dem vorliegenden Dokument benutzt. In Einzelfällen kann jedoch von der Interpre tation abgewichen werden, wobei die Abweichung kenntlich geformt ist .

„Aktiv-Matrix-Display"

Der Begriff „Aktiv-Matrix-Display" wurde ursprünglich für Flüs sigkristallbildschirme verwendet, die eine Matrix von Dünn schichttransistoren enthalten, mit denen LCD-Bildpunkte ange steuert werden. Jeder einzelne Bildpunkt besitzt eine Schaltung mit aktiven Komponenten (meist Transistoren) und Stromversor-gungsanschlüssen . Gegenwärtig soll diese Technologie aber nicht auf Flüssigkeitskristalle beschränkt sein, sondern sich insbe sondere auch auf Ansteuerungen für m-LEDs oder m-Displays be ziehen .

„Aktiv-Matrix-Trägersubstrat"

„Aktiv-Matrix-Trägersubstrat" oder „Aktiv-Matrix-Backplane" be zeichnet eine Ansteuerung von Leuchtdioden eines Displays mit Thin-Film-Transistor-Schaltkreisen . Hierbei können die Schalt kreise in die Backplane integriert oder auf diese aufgebracht sein. Das „Aktiv-Matrix-Trägersubstrat" besitzt ein oder meh rere Interface Kontakte, die einen elektrischen Anschluss zu einer m-LED Displaystruktur bilden. Ein „Aktiv-Matrix-Trä gersubstrat" kann somit Bestandteil eines Aktiv-Matrix-Displays sein oder dieses tragen.

„Aktive Schicht"

Mit der aktiven Schicht wird die Schicht in einem optoelektro nischen Bauelement bzw. Leuchtdiode bezeichnet, in der Ladungs träger rekombinieren . Die aktive Schicht kann in ihrer ein-fachsten Form durch einen Bereich zweier aneinandergrenzender Halbleiterschichten unterschiedlichen Leitungstyps gekennzeich net sein. Komplexere aktive Schichten enthalten Quantenwells (siehe dort), Multiquantenwells oder andere Strukturen, die zu sätzliche Eigenschaften aufweisen. Ebenso kann durch die Struk-tur und Materialsysteme die Bandlücke (siehe dort) in der ak tiven Schicht eingestellt werden, welche die Wellenlänge und damit die Farbe des Lichtes vorgibt.

„Alvarez-Linsenanordnung"

Mit Verwendung von Alvarez-Linsenpaaren kann ein Strahlengang einer Videobrille angepasst werden. Eine Verstelloptik umfasst eine Alvarez-Linsenanordnung, insbesondere eine drehbare Vari ante mit einer Moire-Linsenanordnung. Dabei wird die Strahl ablenkung durch die erste Ableitung des jeweiligen Phasenplat-tenreliefs, das beispielsweise durch z = ax2 + by2 + cx + dy + e für die Durchstrahlungsrichtung z und die Querrichtungen x und y angenähert ist, und durch den Versatz der beiden paarweise angeordneten Phasenplatten in die Querrichtungen x und y be stimmt. Für weitere Ausführungsalternativen sind schwenkbare Prismen in der Verstelloptik vorgesehen.

„Augmented Reality (AR) "

Diese ist eine interaktive Erfahrung der realen Umwelt, wobei deren Aufnahmegegenstand sich in der realen Welt befindet und durch eine computererzeugte wahrnehmbare Information erweitert wird. Unter erweiterter Realität versteht man die computerge stützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung eben mittels die ser computererzeugten wahrnehmbaren Information. Die Informa tion kann alle menschlichen Sinnesmodalitäten ansprechen. Häu-fig wird jedoch unter erweiterter Realität nur die visuelle Darstellung von Informationen verstanden, also die Ergänzung von Bildern oder Videos mit computergenerierten Zusatzinforma tionen oder virtuellen Objekten mittels Einblendung/Überlage rung. Anwendungen und Erläuterungen zur Wirkungsweise von Aug-mented Reality findet sich in der Einleitung sowie im Folgenden in Ausführungsbeispielen.

„Automotive"

Automotive bezeichnet generell die Kraftfahrzeug- oder Automo-bilindustrie . Dieser Begriff soll daher diesen Zweig, aber auch alle weiteren Industriezweige umfassen, die m-Displays oder ge nerell Lichtanzeigen- mit sehr hoher Auflösung und m-LEDs um fassen .

„Bandlücke"

Als Bandlücke, auch Bandabstand bzw. verbotene Zone, wird der energetische Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband eines Festkörpers bezeichnet. Dessen elektrische und optische Eigen schaften werden wesentlich durch die Größe der Bandlücke be- stimmt. Die Größe der Bandlücke wird üblicherweise in Elektro nenvolt (eV) angegeben. Mittels der Bandlücke wird somit auch zwischen Metallen, Halbleitern und Isolatoren unterschieden. Durch verschiedene Maßnahmen wie zum Beispiel räumliche Dotie rung, Verstimmung der Kristallgitterstruktur oder auch durch Wechsel der Materialsysteme kann die Bandlücke angepasst, d.h. verändert werden. Materialsysteme mit sogenannter direkter Bandlücke, d.h. bei der das Maximum des Valenzbandes und ein Minimum des Leitungsbandes im Impulsraum Übereinanderliegen, erlauben eine Rekombination von Elektron-Loch-Paaren unter Emission von Licht.

„Bragg-Gitter"

Faser-Bragg-Gitter sind in Lichtwellenleiter eingeschriebene spezielle optische Interferenzfilter. Wellenlängen, die inner halb der Filterbandbreite um lB liegen, werden reflektiert. In dem Faserkern eines Lichtwellenleiters wird mittels verschie dener Verfahren eine periodische Modulation des Brechungsindex erzeugt. Dadurch entstehen Bereiche mit hohem und niedrigem Brechungsindex, die das Licht einer bestimmten Wellenlänge re flektieren (Bandsperre). Die Mittenwellenlänge der Filterband breite in Monomodefasern ergibt sich durch die Bragg-Bedingung .

„Direktionalität"

Mit Direktionalität oder Gerichtetheit wird die Abstrahlcharak teristik einer m-LED oder eines anderen lichtemittierenden Bau elements bezeichnet. Eine hohe Direktionalität entspricht dabei einer hohen gerichteten Abstrahlung, oder einem geringen Ab strahlkegel. Generell sollte es das Ziel sein, eine hohe ge richtete Abstrahlung zu erhalten, damit ein Übersprechen von Licht in benachbarte Pixel möglichst vermieden wird. Entspre chend ist das lichtemittierenden Bauelement je nach Betrach tungswinkel unterschiedlich hell und unterscheidet sich damit von einem Lambertschen Strahler.

Durch mechanische Maßnahmen oder andere Maßnahmen, beispiels weise auf der für die Emission vorgesehenen Seite, kann die Direktionalität verändert werden. Neben Linsen u.ä. gehören dazu auch photonische Kristalle oder Pillarstrukturen (säulenartige Strukturen) , die an der emittierenden Oberfläche eines pixe-lierten Arrays oder an einer Anordnung insbesondere von m-LEDs angeordnet sind. Diese erzeugen eine virtuelle Bandlücke, die ein Ausbreiten eines Lichtvektors entlang der Emissionsfläche reduzieren oder verhinderen.

„Fernfeld"

Die Begriffe Nahfeld und Fernfeld beschreiben Raumgebiete um ein eine elektromagnetische Welle abstrahlendes Bauelement, welche sich in ihrer Charakterisierung unterscheiden. Üblicher weise werden die Raumgebiete, in drei Bereiche unterteilt: re aktives Nahfeld, Übergangsfeld und Fernfeld. Im Fernfeld brei tet sich die elektromagnetische Welle unabhängig vom abstrah lenden Element als ebene Welle aus.

„Fliegengittereffekt"

Der Fliegengittereffekt (englisch Screen Door Effect (SDE)) ist ein permanent sichtbares Bildartefakt bei digitalen Videopro jektoren. Der Begriff Fliegengittereffekt beschreibt den unge wollten, weil technisch bedingten schwarzen Abstand zwischen den einzelnen Bildpunkten, bzw. deren projizierten Informatio nen, und nimmt die Form eines Fliegengitters an. Dieser Abstand kommt von der Bauweise, da zwischen den einzelnen LCD-Segmenten die Leiterbahnen zur Ansteuerung verlaufen, dort das Licht ge schluckt wird und somit nicht auf die Leinwand treffen kann. Werden kleine optoelektronische Leuchtvorrichtungen und insbe sondere m-LEDs verwendet oder ist der Abstand zwischen einzelnen Leuchtdioden zu groß, führt die daraus resultierende niedrige Packungsdichte zu eventuell sichtbaren Unterschieden zwischen punktuell ausgeleuchteten und dunklen Bereichen bei der Be- trachtung einer einzelnen Pixelfläche. Dieser sogenannte Flie gengitter-Effekt ( Screen-Door-Effekt ) zeigt sich besonders deut lich bei einem geringen Betrachtungsabstand und damit insbeson dere bei Anwendungen wie VR-Brillen. Sub-Pixelstrukturen werden meist dann wahrgenommen und als störend empfunden, wenn sich der Ausleuchtungsunterschied innerhalb eines Pixels periodisch über die Matrixanordnung fortsetzt. Entsprechend soll der Flie gengittereffekt bei Automotive und Augmented Reality Anwendun gen möglichst vermieden werden.

„Flip-Chip"

Die Flip-Chip-Montage ist ein Verfahren der Aufbau- und Verbin dungstechnik zur Kontaktierung von ungehäusten Halbleiter-Chips mittels Kontaktierhügel, sogenannter „Bumps". Bei der Flip-Chip-Montage wird der Chip direkt, ohne weitere Anschlussdrähte, mit der aktiven Kontaktierungsseite nach unten - zum Sub strat/Schaltungsträger hin - über die Bumps montiert. Dies führt zu besonders geringen Abmessungen des Gehäuses und kurzen Lei terlängen. Ein Flip-Chip ist damit insbesondere ein an dessen Rückseite kontaktiertes elektronisches Halbleiterbauelement. Die Montage bedingt darüber hinaus eventuell spezielle Trans fertechniken, beispielsweise mittels eines Hilfsträgers. Die Abstrahlrichtung bei einem Flip-chip ist dann meist die den Kontaktflächen gegenüberliegende Seite.

„Flip-Flop"

Ein Flip-Flop, oft auch bistabile Kippstufe oder bistabiles Kippglied genannt, ist eine elektronische Schaltung, die zwei stabile Zustände des Ausgangssignals besitzt. Dabei hängt der aktuelle Zustand nicht nur von den gegenwärtig vorhandenen Ein gangssignalen ab, sondern außerdem vom Zustand, der vor dem betrachteten Zeitpunkt bestanden hat. Eine Abhängigkeit von der Zeit besteht nicht, sondern nur von Ereignissen. Durch die Bist-abilität kann die Kippstufe eine Datenmenge von einem Bit über eine unbegrenzte Zeit speichern. Im Gegensatz zu anderen Spei cherarten muss jedoch die Spannungsversorgung dauernd gewähr leistet sein. Das Flip-Flop ist als Grundbaustein der sequen tiellen Schaltungen ein unverzichtbares Bauelement der Digital-technik und damit fundamentaler Bestandteil vieler elektroni scher Schaltungen, von der Quarzuhr bis zum Mikroprozessor. Insbesondere ist es als elementarer Ein-Bit-Speicher das Grun delement der statischen Speicherbausteine für Computer. Einige Ausführungsformen können unterschiedliche Arten von Flip-Flops oder andere Pufferschaltungen verwenden, um Zustandsinformati onen zu speichern. Ihre jeweiligen Eingangs- und ihre Ausgangs signale sind digital, das heißt sie wechseln zwischen logisch "falsch" und logisch "wahr". Diese Werte werden auch als "nied rig" 0 und "hoch" 1 bezeichnet.

„Head-up-Display"

Das Head-up-Display ist ein Anzeigesystem beziehungsweise eine Projektionsvorrichtung, bei dem der Nutzer seine Kopfhaltung bzw. Blickrichtung beibehalten kann, da Informationen in sein Sichtfeld projiziert werden. Das Head-up-Display ist ein Aug-mented-Reality-System. In einigen Fällen besitzt ein Head-Up Display einen Sensor zur Bestimmung der Blickrichtung oder der Orientierung im Raum.

„Horizontale Leuchtdiode"

Bei horizontalen LEDs liegen die elektrischen Anschlüsse auf einer gemeinsamen Seite der LED. Dies ist oftmals die von der Lichtaustrittsfläche abgewandten Rückseite der LED. Horizontale Leuchtdioden weisen somit Kontakte auf, die lediglich zu einer Oberflächenseite hin ausgebildet sind.

„Interferenzfilter"

Interferenzfilter sind optische Bauelemente, die den Effekt der Interferenz nutzen, um Licht frequenzabhängig, d.h. farbabhän-gig für sichtbares Licht, zu filtern.

„Kollimation"

Die Kollimation bezeichnet in der Optik die Parallelrichtung divergenter Lichtstrahlen. Die zugehörige Linse heißt Kollima tor oder Sammellinse. Ein kollimierter Lichtstrahl enthält ei-nen großen Teil paralleler Strahlen und wird deshalb beim Aus breiten minimal gespreizt. Eine Verwendung in diesem Sinne be zieht sich auf das Spreizen des von einer Quelle emittierten Lichts. Ein kollimierter Strahl, der von einer Oberfläche emit tiert wird, hat eine starke Abhängigkeit von dem Abstrahlwinkel. Mit anderen Worten, die Strahldichte (Leistung pro Einheit eines Festwinkels pro Einheit des projizierten Quellbereichs) einer kollimierten Lichtquelle verändert sich mit zunehmenden Winkel. Licht kann durch eine Anzahl von Verfahren kollimiert werden, beispielsweise mittels einer vor der Lichtquelle angeordneten speziellen Linse. Folglich kann kollimiertes Licht ebenso als Licht mit einer sehr großen Richtungsabhängigkeit angesehen werden .

„Konvertermaterial"

Konvertermaterial ist ein Material, welches geeignet ist, Licht einer ersten Wellenlänge in eine zweite Wellenlänge zu konver tieren. Die erste Wellenlänge ist dabei kürzer als die zweite Wellenlänge. Darunter fallen unter anderem verschiedene bestän dige anorganische als auch organische Farbstoffe sowie Quan-tendots. Das Konvertermaterial kann in verschiedenen Verfahren aufgebracht und strukturiert werden.

„Lambert-Strahler"

Für viele Anwendungen wird eine sogenannte Lambertsche Ab-Strahlcharakteristik verlangt. Dies bedeutet, dass eine licht emittierende Fläche idealerweise über ihre Fläche eine gleich mäßige Strahlungsdichte aufweist und sich daraus eine vertikal kreisförmige Verteilung der Strahlstärke ergibt. Da der Mensch mit seinem Auge nur die Leuchtdichte bewertet (die Leuchtdichte ist die photometrische Entsprechung der Strahldichte), er scheint ein solches Lambertsches Material unabhängig von der Betrachtungsrichtung als gleich hell. Insbesondere für gebogene und flexible Anzeigeflächen kann diese gleichmäßige winkelun-abhängige Helligkeit ein wichtiger Qualitätsfaktor sein, der bei den derzeit verfügbaren Displays aufgrund des Aufbaus und der LED Technologie mitunter schwierig umzusetzen ist.

LEDs und m-LEDs ähneln einem Lambertschen Strahler und strahlen Licht in einem großen Raumwinkel ab. Je nach Anwendungsfall, wird durch weitere Maßnahmen die Abstrahlcharakteristik verbes sert, oder versucht eine größere Direktionalität (siehe dort) zu erreichen.

„Leitfähigkeitstyp"

Der Ausdruck "Leitfähigkeitstyp" bezieht sich auf die Mehrheit von (n- oder p-) Ladungsträgern in einem jeweiligen Halbleiter material. Das heißt, ein Halbleitermaterial das n-dotiert ist, wird als n-Leitfähigkeitstyp betrachtet. Entsprechend, falls ein Halbleitermaterial ein n-Typ ist, dann ist es n-dotiert. Der Ausdruck "aktiver" Bereich in einem Halbleiter bezieht sich auf einen Grenzbereich in einem Halbleiter zwischen einer n-dotierten Schicht und einer p-dotierten Schicht. In diesem Be reich findet eine strahlende Rekombination von p- und n- Typ Ladungsträgern statt. In einigen Ausführungen ist der aktive Bereich weiterhin strukturiert und umfasst beispielsweise Quan-tenwell- oder Quantendotstrukturen .

„Lichtfeld-Display"

Als virtuelle Netzhautanzeige (VNA, englisch virtual retinal display) oder Lichtfeld-Display wird eine Displaytechnologie bezeichnet, die ein Rasterbild direkt auf die Netzhaut des Auges zeichnet. Der Benutzer bekommt dabei den Eindruck einer vor ihm schwebenden Leinwand. Ein Lichtfeld-Display kann als Brille be-reitgestellt sein, wobei ein Rasterbild direkt auf die Netzhaut eines Benutzerauges projiziert wird. Bei der virtuellen Netz hautanzeige entsteht durch eine direkte Netzhautprojektion ein Bild innerhalb des Benutzerauges. Das Lichtfeld-Display ist ein Augmented-Reality-System.

„Lithografie" oder „Fotolithografie"

Die Fotolithografie (auch Photolithographie) ist eine der zent ralen Methoden der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik zur Her stellung von integrierten Schaltungen und weiteren Produkten. Dabei wird mittels der Belichtung das Bild einer Fotomaske auf einen lichtempfindlichen Fotolack übertragen. Anschließend wer den die belichteten Stellen des Fotolacks aufgelöst (alternativ ist auch die Auflösung der unbelichteten Stellen möglich, wenn der Fotolack unter Licht aushärtet). So entsteht eine lithogra-fische Maske, die die weitere Bearbeitung durch chemische und physikalische Prozesse ermöglicht, etwa das Einbringen von Ma terial auf die offenen Bereiche oder das Ätzen von Vertiefungen in den offenen Bereichen. Später kann auch der restliche Foto lack abgetragen werden.

„m-LED"

Eine m-LED ist ein optoelektronisches Bauelement, deren Kanten längen kleiner 70 pm, insbesondere bis hinunter zu kleiner 20 pm, insbesondere im Bereich von 1 pm bis 10 pm ist. Ein weiterer Bereich liegt zwischen 10-30 pm. Dadurch ergibt sich eine Fläche von wenigen hundert pm2 bis zu einigen zehn pm2. Beispielsweise kann eine m-LED eine Fläche von ca. 60pm2 mit einer Kantenlänge von etwa 8pm aufweisen. In einigen Fällen hat eine m-LED eine Kantenlänge von 5pm oder weniger, woraus sich eine Größe von weniger als 30pm2 ergibt. Typische Höhen solcher m-LEDs liegen beispielsweise im Bereich von 1,5 pm bis 10 pm.

Als Anwendungen von m-LEDs kommen neben klassischen Leuchtan wendungen vor allem Displays in Betracht. Dabei bilden die m- LEDs Pixel oder Subpixel aus und emittieren Licht einer defi nierten Farbe. Durch die kleine Pixelgröße und eine hohe Dichte mit geringem Abstand eignen sich m-LEDs unter anderem für kleine monolithische Displays für AR-Anwendungen .

Durch die oben genannte sehr geringe Größe einer m-LED ist die Herstellung und Verarbeitung bzw. Prozessierung im Vergleich zu bisherigen größeren LEDs deutlich erschwert. Gleiches gilt für zusätzliche Elemente wie Kontakte, Package, Linsen etc.. Einige Aspekte, die bei größeren optoelektronischen Bauelementen rea lisierbar sind, lassen sich bei m-LEDs nicht oder nur auf eine andere Weise erzeugen. Insofern ist daher eine m-LED von einer herkömmlichen LED, d.h. einem lichtemittierenden Bauelement mit einer Kantenlänge von 200pm oder mehr, deutlich unterschiedlich.

"m-LED-Array"

Siehe bei m-Display

„m-Display"

Ein m-Display oder auch ein m-LED-Array ist eine Matrix mit einer Vielzahl von Pixeln, die in definierten Zeilen und Spalten angeordnet sind. Hinsichtlich seiner Funktionalität bildet ein m-LED-Array oftmals eher eine Matrix aus m-LEDs des gleichen Typs und gleicher Farbe. Es stellt daher eher eine Leuchtfläche zur Verfügung. Zweck eines m-Displays ist es hingegen unter anderem Information übermitteln, wodurch sich oftmals die For derung nach unterschiedlicher Farbe oder einer adressierbaren Ansteuerung für jedes einzelne Pixel bzw. Subpixel ergibt. Ein m-Display kann aus mehreren m-LED-Arrays gebildet sein, die zusammen auf einer Backplane oder einem anderen Träger gebildet sind. Ebenso kann aber auch ein m-LED-Array ein m-Display bil den .

Die Größe jedes Pixels ist in der Größenordnung einiger weniger pm, ähnlich den m-LEDs . Folglich ist die Gesamtdimensionierung eines m-Displays mit 1920*1080 Pixel mit einer m-LED Größe von 5mih pro Pixel und direkt aneinander angrenzenden Pixeln in der Größenordnung von wenigen 10mm2. Mit anderen Worten ist ein m-Display oder auch ein m-LED-Array eine kleinbauende Anordnung, welche mittels m-LEDs realisiert ist.

m-Displays bzw. m-LED-Arrays können aus demselben, d.h. aus einem Werkstück gebildet sein. Die m-LEDs des m-LED-Arrays kön nen monolithisch ausgebildet sein. Solche m-Displays bzw. m-LED-Arrays werden als monolithische m-LED-Arrays oder m-Dis-plays bezeichnet.

Alternativ können beide Baugruppen gebildet werden, indem m-LEDs individuell auf einem Substrat aufgewachsen und anschlie-ßend einzeln oder gruppenweise mittels eines sogenannten Pick & Place-Verfahrens auf einem Träger in einem gewünschten Abstand zueinander angeordnet werden. Derartige m-Displays oder m-LED-Arrays werden als nicht-monolithisch bezeichnet. Bei nicht-mo nolithischen m-Displays oder m-LED-Arrays sind darüber hinaus auch andere Abstände zwischen einzelnen m-LEDs möglich. Diese Abstände können je nach Anwendung und Ausgestaltung flexibel gewählt werden. Damit können derartige m-Displays oder m-LED-Arrays auch als pitch-expanded bezeichnet werden. Bei pitch-expanded m-Displays oder m-LED-Arrays bedeutet, dass die m-LEDs beim Übertragen auf einen Träger in einem größeren Abstand als auf dem Aufwachssubstrat angeordnet werden. Bei einem nicht monolithischen m-Display oder m-LED-Array kann jeder einzelne Pixel jeweils eine blaues Licht emittierende m-LED und eine grünes Licht emittierende m-LED sowie eine rotes Licht emittie-rende m-LED umfassen.

Um unterschiedliche Vorteile von monolithischen m-LED-Arrays und nicht-monolithischen m-LED-Arrays in einem einzigen Modul nutzen zu können, können in einem m-Displays monolithische m- LED-Arrays mit nicht-monolithischen m-LED-Arrays zusammenge setzt werden. Dadurch lassen sich mit m-Displays unterschied liche Funktionen bzw. Applikationen realisieren. Ein solches Display wird als Hybrid-Display bezeichnet.

„m-LED Nanosäule"

Ein m-LED Nanosäule ist allgemein ein Halbleiterschichtenstapel mit einer aktiven Schicht, der so eine m-LED bildet. Die m-LED Nanosäule besitzt eine Kantenlänge kleiner als die Höhe der Säule. Beispielsweise ist die Kantenlänge einer m-LED Nanosäule annähernd 10 nm bis 300 nm, während die Höhe der Vorrichtung im Bereich von 200 nm bis lpm oder mehr sein kann.

„m-Rod"

m-Rod beziehungsweise Rod bezeichnet insbesondere eine geomet rische Struktur, insbesondere einen Stab oder eine Stange oder allgemein eine sich länglich erstreckende, beispielsweise zy linderförmige, Struktur. Es werden m-Rods erzeugt, deren räum liche Abmessungen im pm- bis einschließlich hinunter in den Nanometer-Bereich vorgesehen sind. Damit sind hier ebenso Na-norods umfasst.

„Nanorods"

In der Nanotechnologie sind Nanorods eine Ausgestaltung nanos-kaliger Objekte. Jede deren Dimensionierungen ist im Bereich von ca. 10 nm bis 500 nm. Sie mögen aus Metall oder halbleitenden Materialien synthetisiert sein. Aspektverhältnisse (Länge ge teilt durch Breite) sind 3 bis 5. Nanorods werden durch direkte chemische Synthese hergestellt. Eine Kombination von Liganden wirkt als Formsteuerungsmittel und knüpft an verschiedenen Fa cetten des Nanorods mit verschiedenen Stärken an. Dies erlaubt verschiedene Ausgestaltungen des Nanorods mit verschiedenen Wachstumsraten zur Herstellung eines länglichen Objekts. pLED Nanosäule sind derartige Nanorods.

„Minileuchtdiode"

Deren Abmessungen liegen im Bereich von 100 gm bis 750 gm, insbesondere im Bereich größer als 150gm.

„Moire-Effekt" und „Moire Linsenanordnung"

Der Moire-Effekt bezeichnet ein scheinbares grobes Raster, das aufgrund der Überlagerung von regelmäßigen, feineren Rastern entsteht. Das sich ergebende Muster, dessen Aussehen den Mustern aus Interferenzen ähnlich ist, ist ein Spezialfall des Alias-Effekts durch Unterabtastung. Als Alias-Effekte werden im Be reich der Signalanalyse Fehler bezeichnet, die auftreten, wenn im abzutastenden Signal Frequenzanteile Vorkommen, die höher sind als die halbe Abtastfrequenz. In der Bildverarbeitung und Computergrafik treten Alias-Effekte bei der Abtastung von Bil-dern auf und führen zu Mustern, die im Originalbild nicht ent halten sind. Eine Moire-Linsenanordnung ist ein Sonderfall ei ner Alvarez-Linsenanordnung .

„Monolithisches Bauelement"

Ein monolithisches Bauelement ist ein Bauelement aus einem Stück. Ein typisches derartiges Bauelement ist beispielsweise ein monolithisches Pixelarray, bei dem das Array aus einem Stück und die g-LEDs des Arrays gemeinsam auf einem Träger gefertigt sind .

„Optische Mode"

Eine Mode, ist die Beschreibung bestimmter zeitlich stationärer Eigenschaften einer Welle. Die Welle wird dabei als Summe ver schiedener Moden beschrieben. Die Moden unterscheiden sich in der räumlichen Verteilung der Intensität. Die Form der Moden wird durch die Randbedingungen bestimmt, unter denen sich die Welle ausbreitet. Die Analyse nach Schwingungsmoden lässt sich sowohl auf stehende als auch auf fortlaufende Wellen anwenden. Bei elektromagnetischen Wellen, wie Licht, Laser und Funkwel len, werden die folgenden Typen von Moden unterschieden: TEM- oder transversal-elektromagnetische Mode, TE- oder H-Moden, TM-oder E-Moden. TEM- oder transversal-elektromagnetische Mode: Sowohl die elektrische als auch die magnetische Feldkomponente stehen stets senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Diese Mode ist nur ausbreitungsfähig, wenn entweder zwei voneinander isolierte Leiter (Äquipotentialflächen) zur Verfügung stehen, beispiels weise in einem Koaxialkabel, oder kein elektrischer Leiter vor handen ist, beispielsweise in Gas-Lasern oder Lichtwellenlei tern. TE- oder H-Moden: Nur die elektrische Feldkomponente steht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, während die magnetische Feldkomponente in Ausbreitungsrichtung zeigt. TM- oder E-Moden: Nur die magnetische Feldkomponente steht senkrecht zur Ausbrei tungsrichtung, während die elektrische Feldkomponente in Aus breitungsrichtung zeigt.

„Optoelektronisches Bauelement"

Ein optoelektronisches Bauelement ist ein Halbleiterkörper, der im Betrieb durch Rekombination von Ladungsträgern Licht erzeugt und dieses abstrahlt. Das erzeugte Licht kann vom infraroten bis in den ultravioletten Bereich reichen, wobei die Wellenlänge von verschiedenen Parametern, unter anderem dem verwendeten Ma terialsystem und der Dotierung abhängt. Ein optoelektronisches Bauelement wird auch als Leuchtdiode bezeichnet.

Für den Zweck dieser Offenbarung wird der Begriff optoelektro nisches Bauelement oder auch lichtemittierendes Bauelement sy nonym verwendet. Eine m-LED (siehe dort) ist somit ein hin sichtlich seiner Geometrie besonderes optoelektronisches Bau element. In Displays liegen optoelektronische Bauelemente meist monolithisch oder als einzelne auf einer Matrix platzierte Bau elemente vor.

„Passiv-Matrix-Backplane" oder „Passiv-Matrix-Trägersubstrat" Als Passiv-Matrix-Display bezeichnet man eine Matrixanzeige, bei der die einzelnen Pixel passiv (ohne zusätzliche elektro nische Komponenten bei den einzelnen Bildpunkten) angesteuert werden. Eine Ansteuerung einer Leuchtdiode eines Displays kann mittels IC Schaltungen erfolgen. Im Gegensatz dazu werden Bild schirme mit aktiv, über Transistoren angesteuerten Bildpunkten als Aktiv-Matrix-Display bezeichnet. Ein Passiv-Matrix-Trä-gersubstrat ist Bestandteil eines Passiv-Matrix-Displays und trägt dieses.

„Photonischer Kristall" oder auch „Photonische Struktur"

Bei einer photonischen Struktur kann es sich um einen photoni-schen Kristall, eine quasiperiodische oder deterministisch ape-riodische photonische Struktur handeln. Die photonische Struk tur erzeugt durch eine periodische Variation des optischen Bre chungsindex eine Bandstruktur für Photonen. Diese Bandstruktur kann eine Bandlücke in einem gewissen Frequenzbereich aufwei sen. Dies führt dazu, dass Photonen sich nicht in alle Raum-richtungen durch die photonische Struktur ausbreiten können. Im Besonderen ist oftmals eine Ausbreitung parallel zu einer Ober fläche gesperrt, senkrecht dazu aber möglich. Auf diese Weise bestimmt die photonische Struktur bzw. der photonische Kristall eine Ausbreitung in einer bestimmten Richtung. Er blockiert oder reduziert diese in eine Richtung und erzeugt so einen Strahl oder ein Strahlenbündel der Strahlung bedarfsgerecht gerichtet in den hierfür vorgesehenen Raumbereich bzw. Abstrahlbereich.

Photonische Kristalle sind in transparenten Festkörpern vorkom-mende oder geschaffene photonische Strukturen. Photonische Kristalle sind nicht zwingend kristallin - ihr Name rührt von analogen Beugungs- und Reflexionseffekten von Röntgenstrahlung in Kristallen aufgrund deren Gitterkonstanten. Die Strukturab messungen sind gleich oder größer eines Viertels der zugehörigen Wellenlänge der Photonen, sie liegen also im Bereich von Bruch teilen eines gm bis mehrere gm. Sie werden durch klassische Lithographie oder auch durch selbstorganisatorische Prozesse erzeugt .

Ähnliche oder gleiche Eigenschaft eines photonischen Kristalls kann man alternativ auch mit nicht-periodischen aber trotzdem geordneten Strukturen erzeugen. Bei derartigen Strukturen han delt es sich insbesondere um quasiperiodische Strukturen oder deterministisch aperiodische Strukturen. Dies können zum Bei spiel spiralförmige photonische Anordnungen sein.

Insbesondere sind hierin sogenannte zweidimensionale photoni sche Kristalle beispielhaft erwähnt, die eine periodische Va-riation des optischen Brechungsindex in zwei zueinander senk rechten Raumrichtungen aufweisen, insbesondere in zwei parallel zur Lichtaustrittsfläche verlaufenden und zueinander senkrech ten Raumrichtungen.

Es existieren jedoch auch eindimensionale photonische Struktu ren, insbesondere eindimensionale photonische Kristalle. Ein eindimensionaler photonischer Kristall weist eine periodische Variation des Brechungsindexes längs einer Richtung auf. Diese Richtung kann insbesondere parallel zur Lichtaustrittsebene verlaufen. Durch die eindimensionale Struktur kann eine Strahl formung in einer ersten Raumrichtung erfolgen. Dabei kann ein photonischer Effekt bereits bei wenigen Perioden in der photo nischen Struktur erreicht werden. Die photonische Struktur kann zum Beispiel derart ausgebildet sein, dass die elektromagneti-sehe Strahlung in Bezug auf die erste Raumrichtung zumindest näherungsweise kollimiert ist. Somit kann zumindest in Bezug auf die erste Raumrichtung ein kollimierter Strahl erzeugt wer den .

„Pixel"

Mit Pixel, Bildpunkt, Bildzelle oder Bildelement werden die einzelnen Farbwerte einer digitalen Rastergrafik bezeichnet so wie die zur Erfassung oder Darstellung eines Farbwerts nötigen Flächenelemente bei einem Bildsensor beziehungsweise Bildschirm mit Rasteransteuerung . Ein Pixel ist somit ein adressierbares Element in einer Displayvorrichtung und weist zumindest eine Licht emittierende Vorrichtung auf. Ein Pixel hat eine bestimmte Größe und benachbarte Pixel sind durch einen definierten Abstand oder Pixelraum getrennt. Bei Displays, insbesondere m-Displays werden oftmals drei (oder im Fall von zusätzlicher Redundanz mehrere) Subpixel unterschiedlicher Farbe zu einem Pixel zusam mengefasst .

„Planares Array"

Planares Array ist eine im Wesentlichen ebene Fläche. Sie ist oftmals glatt und ohne herausragende Strukturen. Rauigkeiten der Fläche sind im Regelfall nicht gewünscht und besitzen keine gewünschte Funktionalität. Bei einem planare Array handelt es sich zum Beispiel um ein monolithisches, planares Array mit mehreren optoelektronischen Bauelementen.

„Pulsbreitenmodulation"

Pulsbreitenmodulation oder auch PWM ist eine Modulationsart zur Ansteuerung eines Bauelements, hier insbesondere einer m-LED. Dabei steuert das PWM-Signal einen Schalter, der konfiguriert ist, einen Strom durch die jeweilige m-LED ein- und auszuschal ten, so dass die m-LED entweder Licht emittiert oder kein Licht emittiert. Mit der PWM stellt der Ausgang ein Rechteckwellen-signal mit einer festen Frequenz f bereit. Die relative Menge der Einschaltzeit gegenüber der Ausschaltzeit während jeder Pe riode T (=l/f) bestimmt die Helligkeit des Lichts, das von der m-LED emittiert wird. Je länger die Einschaltzeit, desto heller ist das Licht.

„Quantenwell"

Unter einem Quantenwell oder Quantentopf versteht man einen Potentialverlauf in einer Bänderstruktur in einem oder mehreren Halbleitermaterialien, der die Bewegungsfreiheit eines Teil-chens in einer Raumdimension einschränkt (üblicherweise in z-Richtung) . Dadurch kann von Ladungsträgern nur eine planare Region (x, y-Ebene) besetzt werden. Die Breite des Quantentopfes bestimmt maßgeblich die quantenmechanischen Zustände, die die Teilchen einnehmen können und führt zur Ausbildung von Energi-eniveaus (Sub-Bändern) , d.h., das Teilchen kann nur diskrete

(potentielle) Energiewerte annehmen.

„Rekombination"

Generell unterscheidet man zwischen strahlender und nicht strah-lender Rekombination. Bei letzterer wird ein Photon erzeugt, welches ein Bauelement verlassen kann. Eine nichtstrahlende Re kombination führt zur Erzeugung von Phononen, welche ein Bau element erwärmen. Das Verhältnis von strahlender zu nichtstrah lender Rekombination ist eine relevante Kenngröße und ist unter anderem auch von der Größe des Bauelements abhängig. Generell gilt, dass je kleiner das Bauelement wird, desto kleiner auch das Verhältnis wird, die nichtstrahlende Rekombination im Ver hältnis zur strahlender Rekombination daher zunimmt.

„Refreshzeit"

Refreshzeit ist die Zeit, nach der eine Zelle eines Displays oder ähnliches erneut beschrieben werden muss, damit diese die Information entweder nicht verliert oder die Auffrischung durch äußere Umstände vorgegeben ist.

„Rohchip" oder „Lichtemittierender Körper"

Ein lichtemittierender Körper oder auch Rohchip ist eine nach einer Herstellung auf einem Wafer von diesem herausgetrennte Halbleiterstruktur, die nach einer elektrischen Kontaktierung im Betrieb zur Erzeugung von Licht geeignet ist. Ein Rohchip in diesem Zusammenhang ist somit eine Halbleiterstruktur, die eine aktive Schicht zur Lichterzeugung enthält. Der Rohchip wird nach einer Kontaktierung meist vereinzelt, kann aber auch in Form von Arrays weiterverarbeitet werden.

„Schlitzantenne"

Eine Schlitzantenne ist eine spezielle Art von Antenne bei der anstatt eine metallische Struktur im Raum von Luft (als Nicht leiter) zu umgeben eine Unterbrechung einer metallischen Struk-tur (z. B. einer Metallplatte, eines Hohlleiters usw. ) vorge sehen ist. Diese Unterbrechung bewirkt eine Emission einer elektromagnetischen Welle, deren Wellenlänge von der Geometrie der Unterbrechung abhängt. Oft folgt die Unterbrechung dem Prin zip des Dipols, kann aber auch theoretisch jede andere Geometrie besitzen. Eine Schlitzantenne umfasst somit eine metallische Struktur mit einem Hohlraumresonator, der eine Länge in der Größenordnung der Größe von Wellenlängen sichtbaren Lichts auf weist. Die metallische Struktur kann in einem Isoliermaterial angeordnet, oder von diesem umgeben sein. Gewöhnlich ist die metallische Struktur zur Einstellung eines bestimmten Potenti als geerdet.

„Sichtfeld"

Sichtfeld (englisch field of view, FOV) bezeichnet den Bereich im Bildwinkel eines optischen Geräts, eines Sonnensensors, der Bildfläche einer Kamera (Film oder Aufnahmesensor) oder eines Durchsichtdisplays, innerhalb dessen Ereignisse oder Verände rungen wahrgenommen und aufgezeichnet werden können. Ein Sicht feld ist insbesondere ein Bereich, der von einem Menschen ohne Bewegung der Augen sichtbar ist. Mit Bezug zu erweiterter Rea lität und einem scheinbaren Objekt, das vor dem Auge angeordnet ist, umfasst das Sichtfeld den Bereich, der als eine Gradzahl des Sichtwinkels während einer stabilen Fixierung des Auges angegeben ist.

„Subpixel"

Ein Subpixel (etwa „Teilbildpunkt") beschreibt die innere Struk tur eines Pixels. In aller Regel ist mit dem Begriff Subpixel eine höhere Auflösung verbunden als man aufgrund eines einzelnen Pixels erwarten kann. Auch kann ein Pixel aus mehreren kleineren Subpixeln bestehen, die jeweils eine Einzelfarbe abstrahlen. Aus der Mischung der einzelnen Subpixel entsteht der farbliche Gesamteindruck eines Pixels. Ein Subpixel ist somit die kleinste adressierbare Einheit in einer Displayvorrichtung. Ebenso um-fasst ein Subpixel eine bestimmte Größe, die kleiner als die Größe des Pixels ist, dem das Subpixel zugeordnet ist.

„Vertikale Leuchtdiode"

Im Gegensatz zur horizontalen LED liegt bei einer vertikalen LED jeweils ein elektrischer Anschluss auf der Vorderseite und ein elektrischer Anschluss auf der Rückseite der LED. Eine der beiden Seiten bildet auch die Lichtaustrittsfläche. Vertikale Leuchtdioden weisen somit Kontakte auf, die zu zwei einander gegenüberliegenden Haupt-Oberflächenseiten hin ausgebildet sind. Entsprechend ist es notwendig ein elektrisch leitfähiges aber dennoch transparentes Material abzuscheiden, damit einer seits die elektrische Kontaktierung gewährleistet ist und an dererseits Licht hindurchtreten kann.

„Virtual Reality"

Als virtuelle Realität, kurz VR, wird die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physika lischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet. Eine virtuelle Re-alität kann vollständig die reale Umwelt einer Bedienperson durch eine vollständig simulierte Umwelt ersetzen.

In den folgenden Abschnitten werden nun verschiedene Aspekte zu m-LED-Halbleiterstrukturen erläutert. Dazu gehören unter ande rem Strukturen und Materialsysteme zur Lichterzeugung. Diese Aspekte betreffen jedoch auch Gesichtspunkte zur Prozessierung .

Ein wesentlicher Aspekt, sowohl im Bereich der Augmented Reality als auch in Automotiveanzeigen oder anderen Displayanordnungen mit m-LEDs ist der Aspekt, dass benachbarte m-LEDs einer Anord nung auch als m-Display oder m-Array so beabstandet sind, dass das menschliche Auge die einzelnen m-LEDs in dieser Anordnung nicht auflösen bzw. erkennen kann. Insbesondere können einzelne Zeilen oder Spalten einer zeilenweisen bzw. spaltenweisen An ordnung von m-LEDs vom menschlichen Auge nicht aufgelöst bzw. erkannt werden. Dazu sind die Abstände zwischen den m-LEDs bzw. Pixeldichte und Pixelabstand des m-LED-Arrays auch an den Ab stand des Betrachters vom m-LED-Array entsprechend angepasst, so dass das Auge eines Betrachters die einzelnen m-LEDs des m-LED-Arrays in der jeweiligen Anwendung nicht auflösen kann.

m-LED-Arrays haben gegenüber Arrays mit organischen LEDs (OLEDs) und Flüssigkristalldisplays (LCDs) die Vorteile eines ver gleichsweise geringen Energieverbrauchs und einer hohen Hellig keit von bis zu 106 Cd/m2. Außerdem ermöglichen m-LED-Arrays eine sehr hohe Pixeldichte von bis zu 5000 Pixel per Inch (PPI) und bei Verwendung in Displays eine sehr hohe Bildwiederholrate im Bereich von Nanosekunden . Zusätzlich besitzen m-LED-Arrays im Vergleich zu OLEDs und LCDs eine sehr hohe Lebensdauer und eine sehr gute Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen. Außerdem ermöglicht der Einsatz von m-LED-Arrays die Werte für den Kon-trastbereich und/oder für die Auflösung an gewünschte Werte dieser Parameter, beispielsweise in Abhängigkeit einer Appli kation, anzupassen.

Ferner erlauben Arrays aus m-LEDs eine Anpassung der einer von den m-LEDs gebildeten Leuchtfläche an eine gewünschte Form an gepasst werden, damit ist die Anwendung nicht nur auf normale Displays beschränkt, sondern es können Arrays aus m-LEDs auch im Bereich Automotive eingesetzt werden, um beispielsweise ge krümmte Fläche als Displays oder Leuchtanordnung zu benutzen. Dabei kann die Fläche zum Anzeigen von Information als auch als einfachere Leuchtfläche zur Beleuchtung oder Ausleuchtung ver wendet werden.

Ein Aspekt beschäftigt sich mit der Erzeugung verschiedener Farben in monolithischen Displays. Bei einem monolithischen m-LED-Array kann jeder einzelne Pixel jeweils beispielsweise eine blaues Licht emittierende m-LED umfassen, wobei außerdem jede m-LED ein Konversionsmaterial aufweisen kann, um blaues Licht anteilig oder vollständig in Sekundärlicht zu konvertieren, das zusammen mit dem blauen Primärlicht ein Mischlicht beispiels weise weißes Licht, ergibt. Monolithische m-LED-Arrays ermög lichen Leuchtflächen mit hoher Leuchtdichte und können daher vorteilhaft in Kraftfahrzeugleuchten, beispielweise als Licht-quellen für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden.

Nicht-monolithische m-Displays oder m-LED-Arrays ermöglichen hingegen die Nutzung von Zwischenräumen zwischen benachbarten Pixeln bzw. m-LEDs zur Anordnung von anderen Komponenten, bei-spielsweise von elektronischen Komponenten zum Betrieb der m-LEDs oder von Sensoren oder Detektoren. Nicht-monolithische m-LED-Arrays können beispielsweise vorteilhaft für Displays und für Displays mit integrierten Sensoren, insbesondere Touch screens, sowie für Bedienungselemente verwendet werden.

Einige Aspekte beziehen sich auf das Prinzip, das elektrisch leitende Strukturen Emission von elektrischer Strahlung bei ei ner dedizierten Frequenz erzwingen können. Dementsprechend wird hier ein Konzept vorgeschlagen, bei dem eine geschlitzte Anten-nenstruktur verwendet wird, um Emission von Licht zu induzieren und das Verhältnis von strahlende Rekombination zu einer nicht strahlenden Rekombination in einem aktiven Bereich eines Halb leiterelementes zu erhöhen. So verändert sich nämlich generell das Verhältnis zu Ungunsten einer strahlenden Rekombination bei kleiner werden m-LEDs, bzw. kleiner werdenden aktiven Bereichen.

Eine derartige Struktur würde neben einer Verbesserung des obi gen Verhältnisses zu weiteren Vorteilen führen, da die emit tierte Wellenlänge hauptsächlich von geometrischen Parametern der durch physikalische Eigenschaften der Umgebung angepassten geschlitzten Antenne abhängt. Folglich kann man durch Gebrauch verschiedener mechanischer Strukturen Licht verschiedener Farbe erzeugen. Weiterhin erlauben geschlitzte Antennenstrukturen eine gerichtete Lichtemission, was der Implementierung in An wendungen zugutekommen könnte, die starke Kollimierung erfor dern .

In einer Ausführung umfasst eine lichtemittierende Vorrichtung eine elektrisch leitende Struktur. Die elektrisch leitende Struktur formt eine geschlitzte Antennenstruktur und weist eine obere Hauptoberfläche und eine gegenüber der oberen Hauptober flachen angeordnete und durch eine Schichtdicke getrennte un tere Hauptoberfläche auf. Eine Kavität ist innerhalb der elektrisch leitenden Struktur angeordnet. Die Kavität hat eine Breite und eine spezifische Länge, von der im weiteren die Wellenlänge des mit der Vorrichtung erzeugten Lichts abhängt. Die Breite ist kleiner als die entsprechende Länge der Kavität.

In einigen Varianten umfasst die geschlitzte Antennenstruktur eine Metallplatte einer bestimmten Dicke, die einen darin an gebrachten Schlitz oder eine Kavität aufweist. Ähnlich wie oben hat der Schlitz eine Breite und spezifische Länge. Die licht emittierende Vorrichtung umfasst auch einen Halbleiterschich tenstapel entlang einer ersten Hauptrichtung, der innerhalb ei ner Kavität angeordnet ist und sich zumindest über die obere Hauptoberfläche erstreckt. Der Halbleiterschichtenstapel kann eine LED Nanosäule sein und weist einen ersten elektrischen Kontakt auf, einen zweiten elektrischen Kontakt und einen ak tiven Bereich. In einigen Varianten kann der aktive Bereich des Halbleiterschichtenstapel zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt platziert sein. Der aktive Bereich des Halbleiterschich tenstapel kann durch einen einzelnen pn-Übergang sowie durch einen Quantenwell, Multiquantenwell oder Multiquantentopf oder jede Kombination aus diesen implementiert sein. Der Halbleiter-schichtenstapel kann eine Länge haben, die größer ist als seine entsprechende Breite. Zum Beispiel kann der Halbleiterschich tenstapel zumindest zweimal länger als breit sein. Er kann auch 5-mal oder bis zu 10-mal länger als breit sein.

Um Licht festzulegen und die strahlende Rekombination über die nichtstrahlende Rekombination des Halbleiterschichtenstapels im Betrieb zu unterstützen, beruht die Länge der Kavität im We sentlichen auf n/2 einer Wellenlänge von im Betrieb zu emittie rendem Licht, wobei n eine natürliche Zahl ist. In dieser Hin-sicht ist anzumerken, dass verschiedene physikalische Parameter das Emissionsverhalten und die Mittelwellenlänge einer Emission verändern, so dass die aktuelle Länge der Kavität eventuell leicht anzupassen ist. Diese Parameter können in einem soge nannten Verkürzungsfaktor zusammengefasst werden, der gemessen und/oder aus den physikalischen Parametern errechnet werden kann. Zum Zweck dieser Anwendung wird der Verkürzungsfaktor berücksichtigt, wenn darauf hingewiesen wird, dass die Länge der Kavität im Wesentlichen auf n/2 einer Wellenlänge von im Betrieb emittierten Lichtes beruht.

In einigen Varianten weist die elektrisch leitende Struktur einen Abstand zwischen der oberen und der unteren Hauptoberflä che (als Dicke bezeichnet) auf, der größer als eine Dicke des aktiven Bereichs des Halbleiterschichtenstapels ist. Der aktive Bereich kann innerhalb der Kavität und besonders zwischen den von der oberen Hauptoberfläche und der unteren Hauptoberfläche definierten Level platziert sein. Eine derartige Ausgestaltung wird den aktiven Bereich in die Kavität platzieren, was die Voraussetzung der strahlenden Rekombination innerhalb des ak-tiven Bereichs unterstützt. Im Hinblick auf die Länge der Ka vität kann der Halbleiterschichtenstapel im Wesentlichen in der Mitte der Kavität angeordnet sein. Entsprechend ist das Zentrum des Halbleiterschichtenstapels im Wesentlichen bei halber Länge der Kavität angeordnet. In dieser Implementierung bilden der Halbleiterschichtenstapel und die geschlitzte Antenne eine Di pol-Struktur, in der die Hauptemissionswellenlänge durch unge fähr zweimal die durch den Verkürzungsfaktor angepasste Kavi tätslänge gegeben ist.

In einigen anderen Implementierungen wird der Halbleiterschich tenstapel in Richtung des Endabschnitts der Kavität platziert sein, zum Beispiel an einer Kante der Kavitätslänge. In noch einer anderen Implementierung kann die lichtemittierende Vor richtung zwei wie hier beschriebene an den jeweiligen Enden der Kavität angeordnete Halbleiterschichtenstapel aufweisen.

Der Halbleiterschichtenstapel kann sich über die elektrisch leitende Struktur hinaus erstrecken. Daraus ergibt sich, dass die ersten und zweiten elektrischen Kontakte des Halbleiter-Schichtenstapels dabei auch über der oberen Hauptoberfläche o-der entsprechend unter der unteren Hauptoberfläche angebracht sind, entsprechend kann der Halbleiterschichtenstapel ein so genannter vertikaler Schichtenstapel sein. Abhängig von der An wendung kann der erste Kontakt ein p-Kontakt und der zweite Kontakt ein n-Kontakt oder umgekehrt sein. Den Halbleiterschich tenstapel außerhalb der Kavität zu kontaktieren kann die Imple mentierung vereinfachen und auch ungewünschte Effekte reduzie ren

Eine Kavität zu bilden, um die Emission von sichtbarem Licht zu unterstützen erfordert eine Kavitätslänge im Bereich von eini gen hundert Nanometern. Da der Halbleiterschichtenstapel und der aktive Bereich in der Kavität platziert sein kann, sind ein Durchmesser der Grundfläche des Halbleiterschichtenstapel und des aktiven Bereiches im Besonderen kleiner als eine von der Vorrichtung im Betrieb emittierte Wellenlänge. Der Schlitz solle generell länger als breit sein. In einigen Aspekten kann das Verhältnis aus Länge zur Breite zwischen 30:1 bis 5:1, insbe-sondere zwischen 15:1 und 5:1 liegen. Wenn das Verhältnis klei ner als 5:1, aber auch bei anderen Verhältnissen, kann eine reflektierende aber isolierte Schicht entlang der Seitenwand des Halbleiterschichtenstapel vorgesehen sein, so dass Licht mit einer senkrechten Komponente zur Länge der Kavität reflek-tiert wird. Dadurch wird Licht unterdrückt, das sich senkrecht zur Länge der Kavität ausbreiten will.

In einigen Varianten erstreckt sich die Kavität durch die elektrisch leitende Struktur und bildet dabei einen Schlitz. Der Schlitz hat eine rechtwinklige Form kann aber aufgrund des Herstellungsverfahrens auch runde Kanten an seinem Endabschnitt aufweisen. In einigen anderen Varianten ist die Kavität mehr eine Aussparung, wobei ein Durchgangsloch an der Stelle plat ziert ist, an der der Halbleiterschichtenstapel angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Kavität teilweise an der unteren Hauptoberfläche geschlossen mit Ausnahme des Loches, in dem der Stapel angeordnet ist und sich durch die elektrisch leitende Struktur erstreckt.

In einigen Aspekten kann der Schlitz auch eine rechtwinklige Form aufweisen, wobei der Halbleiterschichtenstapel in dem ge meinsamen Eckpunkt der beiden Teilschlitze angeordnet ist.

Ein anderer Aspekt bezieht sich auf das Isolieren der elektrisch leitenden Struktur und das Trennen der Struktur von dem Stapel.

Eine transparente isolierende Schicht ist zumindest auf die obere Hauptoberfläche der elektrisch leitenden Struktur aufge bracht. Ein Kontakt des Halbleiterschichtenstapels ist jedoch nicht bedeckt von dem isolierenden Material, sondern erstreckt sich entweder über das isolierende Material oder erreicht ein Level der Oberfläche des isolierenden Materials gegenüber der elektrisch leitenden Struktur. In dieser Implementierung weist die lichtemittierende Vorrichtung auch eine auf der transparen ten isolierenden Schicht aufgebrachte und mit dem ersten elektrischen Kontakt in Kontakt stehende Kontaktschicht auf. Die Kontaktschicht kann auch isoliert sein durch eine andere Schicht, die auf der Kontaktschicht aufgebracht ist. Diese Schicht (oder die Kontaktschicht) kann strukturiert sein, um die Emissionscharakteristik der Vorrichtung zu verbessern. Ab gesehen vom Beschichten oder Aufrauhung der Oberfläche, um das Auskoppeln von Licht zu erhöhen, können periodische Strukturen wie photonische Kristalle und dergleichen auf der oberen Ober fläche angeordnet werden. Weitere Optiken wie Mikrolinsen und dergleichen können benutzt werden.

In einigen anderen Aspekten bedeckt eine transparente isolie rende Schicht auch die untere Hauptoberfläche, wobei der andere Kontakt des Halbleiterschichtenstapels und die transparente isolierende Schicht, dadurch, dass sie die untere Hauptoberflä che bedecken, im Wesentlichen eine flache Oberfläche bilden. Die elektrisch leitende Struktur ist jedoch nicht komplett durch eine isolierende Schicht bedeckt, da die Struktur mit einem Referenzpotential verbunden sein sollte, um als eine geschlitzte Antenne zu fungieren. Daher weist die elektrisch leitende Struk tur auch zumindest einen Kontakt auf. In diesem Zusammenhang kann die elektrisch leitende Struktur das gleiche Potential wie ein Anschluss des Halbleiterschichtenstapels aufweisen. Der Schichtenstapel wäre dann an die elektrisch leitende Struktur angeschlossen. Es ist aber auch möglich demgegenüber ein anderes Potenzial der elektrisch leitenden Struktur einzuprägen.

Das von solch einer Vorrichtung emittierte Licht kann ein brei tes Spektrum aufweisen, das heißt, dass das Emissionsspektrum zentriert ist auf einer zentralen Wellenlänge (wie oben erwähnt) während es auch andere Frequenzanteile beinhaltet. Auch ist das Spektrum von emittierten Licht verbreitert, das von Elementen mit nominell gleicher Kavität stammt. Um das Spektrum zu redu zieren und Licht einer speziellen Mittenwelle mit einem schmalen Spektrum zu liefern, kann ein Farbfilter über der der Emissi onsoberfläche entsprechenden oberen Hauptoberfläche angeordnet sein. Der Filter könnte ein schmaler Farbbandpass sein. In ei nigen Varianten kann ein Konverter über der oberen Hauptober fläche angeordnet sein, um Licht von einer ersten Wellenlänge zu einer Farbe einer zweiten längeren Wellenlänge zu konvertie ren. Einen Konverter zu benutzen versetzt die lichtemittierende Vorrichtung in die Lage, für eine gegebene Wellenlänge optimiert zu sein und dann das Licht zu einer anderen gewünschten Wellen länge zu konvertieren.

Ein anderer Aspekt betrifft die Implementierung einer Vielzahl von solchen lichtemittierenden Vorrichtungen, im Besonderen zur Herstellung eines m-LED Displays zusammen mit geeigneter Trei ber- und Steuerschaltungen. Solch eine Anordnung weist zumin dest zwei wie vorher beschriebene lichtemittierende Vorrichtun gen auf. Die zumindest zwei Vorrichtungen können sich nun eine gemeinsame elektrisch leitende Struktur teilen. In der gemein samen elektrisch leitenden Struktur können einige Kavitäten an geordnet sein, wobei jede von diesen zu einer entsprechenden lichtemittierenden Vorrichtung gehört. Zusätzlich oder als Al ternative kann die m-LED Anordnung auch eine gemeinsame trans-parente isolierende Schicht aufweisen, die zumindest auf der oberen Hauptoberfläche der elektrisch leitenden Struktur auf gebracht ist. Wenn die elektrisch leitende Struktur eine sepa rate für jede lichtemittierende Vorrichtung ist, kann die iso lierende Schicht auch die Zwischenräume zwischen den leitenden Strukturen jeder Vorrichtung füllen.

In einigen Varianten kann ein gemeinsamer über zumindest zwei lichtemittierende Vorrichtungen aufgebrachter Filter oder an dere Struktur zur Verfügung gestellt werden. Dieses wird einige Redundanz in Falle von Beschädigung von einer lichtemittieren-den Vorrichtung liefern und auch die Komplexität der Implemen tierung reduzieren, weil der Farbfilter nun über einen größeren Bereich (verglichen mit einer Anwendung nur über einen Stapel und eine Kavität) angewendet werden kann.

Um die lichtemittierenden Vorrichtungen separat zu steuern, ist zumindest einer der Kontakttypen, entweder der p-Kontakt oder der n-Kontakt, nicht miteinander verbunden, so dass die licht emittierenden Vorrichtungen separate adressiert und gesteuert werden können.

In einer m-LED Anordnung nach der oben genannten Art können einige lichtemittierende Vorrichtungen einen Farbfilter aufwei sen, um die Farbe der entsprechenden lichtemittierenden Vor richtung zu setzen. Diese Farbfilter können verschieden Eigen-schäften haben. Zum Beispiel kann ein Farbfilter von den zumin dest zwei lichtemittierenden Vorrichtungen eine verschiedene Bandpass- oder Filtercharakteristik in Bezug auf einen Farbfil ter von dem anderen der zwei lichtemittierenden Vorrichtungen haben. Daher können verschiedene Farben erzielt werden. Dies kann nützlich sein, wenn die lichtemittierenden Vorrichtungen ein sehr breites Emissionsspektrum haben, das zwei oder mehr Bereiche von Interesse überspannt. Zum Beispiel können die lichtemittierenden Vorrichtungen ein Emissionsspektrum haben, das grüne und blaue Anteile überdeckt. Entsprechende Farbfilter können benutzt werden, um den ungewollten Anteil des Spektrums zu Filtern. Eine ähnliche Lösung wird präsentiert, wenn licht emittierende Vorrichtungen jeweils einen Konverter aufweisen.

Ein Konverter von einem der zumindest zwei lichtemittierenden Vorrichtungen kann verschieden sein von einem Konverter des anderen der zumindest zwei lichtemittierenden Vorrichtungen. Damit können mit Kavitäten gleicher Länge unterschiedliche Far ben erzielt werden, Pixel lassen sich so einfach aus 3 oder 6 oder 9 Subpixeln gleicher Kavität aufbauen, wobei entsprechende Konverter über den Kavitäten angeordnet sind. Jeder so herge stellte Pixel kann sich dann die gleiche elektrisch leitfähige Struktur teilen.

Neben der oben beschriebenen Form einer m-LED sind auch weitere Ausgestaltung denkbar. Zumeist besitzen diese eine Fläche, die zur Lichterzeugung geeignet ist. Derartige Leuchtdioden werden dann zusammengefasst und RGB Module daraus gefertigt. Dies be trifft nicht nur Ausgestaltungen größerer LEDs, sondern auch Module mit kleinen Bauteilen. Für Module mit sehr kleinen Leuchtdioden im Bereich der m-LEDs kann jedoch eine Herstellung einzelner und Transfer derartiger m-LEDs mit einem sehr hohen Aufwand verbunden sein.

Monolithische m-LEDs, d.h. m-LEDs, die gemeinsam auf einem Trä-ger in Spalten und Reihen gewachsen werden, bieten daher die Möglichkeit, m-Display Module ohne einen Bauteiltransfer von m-LEDs fertigen zu können.

Für einige Anwendungen müssen derartige m-LEDs jedoch zu Abgabe unterschiedlicher Farbe ausgestaltet sein. Dabei bilden m-LEDs, die Licht im blauen, grünen und roten Spektrum abstrahlen, je weils ein m-Pixel . Drei oder im Redundanzfall mehrerer solcher m-Pixel bilden ein Pixel. Um nun ein RGB m-Display oder ent sprechende Module zu erzeugen können m-LEDs mit unterschiedli-chen Materialsystemen gefertigt werden, die im Betrieb farbiges Licht abstrahlen. Eine monolithische Ausgestaltung wird dadurch erschwert .

Eine andere Herangehensweise beschreiben die folgenden Aspekte und vorgestellte Verfahren. So wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer m-LED-Anordnung eines Pixels vorgeschlagen, Paare von beschichteten Materialvolumina in Form eines Polyeders oder eines Prismas an einem Wachstumsträger auszubilden. Unter dem Begriff Materialvolumina wird ein Halbleiterkörper verstan-den, der auf einer Oberfläche eines Trägers erzeugt ist. Die beschichteten Materialvolumina werden mit einer aktiven Schicht ausgeführt, so dass diese zur Emission von Licht geeignet sind. Insofern können derartig beschichtete Materialvolumina aufgrund ihrer Größe auch als m-LED bezeichnet werden. In einem zweiten Schritt wird ein eines auf eine definierte Farbe abgestimmtes Konverter-Materials zwischen Materialvolumina eines Paares ein gebracht. Diese Farben können beispielsweise rot und grün sein. In einigen Aspekten kann das Materialvolumen, bzw. die so her gestellte m-LED zur Emission von Licht blauer Farbe ausgeführt werden, so dass hier ein Konverter zwischen zwei Materialvolu mina entfallen kann.

Mit insgesamt 4 solcher Barren von Materialvolumina bzw. m-LEDs ist somit die individuelle Erzeugung von blauem, grünem und roten Licht möglich. Das Konvertermaterial liegt jeweils zumin dest in der Mitte zwischen zwei Materialvolumina, die gleich zeitig elektrisch angesteuert werden können. In einigen Aspek ten erstreckt sich das Konvertermaterial auch teilweise auf die Oberfläche der Materialvolumina. Mit weiteren Materialvolumina lässt sich zudem eine Redundanz erzeugen, so dass auch bei Ausfall eines Volumens noch eine Emission von Licht der ge wünschten Wellenlänge möglich ist. Das Materialvolumen kann die Form eines länglich gestreckten Quaders oder eine Barrenform besitzen. Jedoch sind auch andere regelmäßige Polyeder, z.B. ein Parallelepiped, gerades Prisma oder ähnliche Formen wie Pyramidenstümpfe, Obelisken, Keile oder reguläre Polyeder denk bar .

Gemäß einem zweiten Aspekt wird weiterhin eine m-LED-Anordnung, insbesondere für ein Pixel vorgeschlagen, die Paare in Form eines Polyeders oder eines Prismas umfassender, beschichteter Materialvolumina auf einem Trägersubstrat aufweist. Zwischen einem Paar derartiger Materialienvolumina ist ein Konverter-Material eingebracht, welches Licht, das von den Materialvolu-mina abgestrahlt wird, in Licht einer weiteren Wellenlänge wan delt. Diese Konversion ist oftmals vollständig.

Für die Herstellung der Materialvolumina wird als erstes ein Kern in Form eines Barrens auf dem Trägersubstrat ausgebildet, und dieser epitaktisch mit mehreren Schichten überwachsen. Dazu werden geeignete Fotostrukturen verwendet. Als Materialsystem für den Kern und die einzelnen Schichten kommt ein III-V Halb leitersystem, beispielsweise auf GaN Basis in Frage. Da die Materialvolumina in der Geometrie durch epitaktisches Wachstum definiert werden, können auf einer sehr kleinen Fläche RGB-Pixel angeordnet werden. Die Konverteranordnung in der Kavität ermöglicht die Redundanz und eine einfache Herstellung mittels Jetting- oder Dispensing-Verfahren . Auf diese Weise lassen sich m-Display als RGB-Display basierend auf einer redundanten 3D-Barren-Anodnung erzeugen.

Ein elektrischer Anschluss ist ohne eine weitere Verdrahtungs technik möglich, insbesondere mittels Durchkontaktierungen, die durch den Träger gehen. Auf diese Weise können SMT- („surface mounted technology"; oberflächenbefestigte) Bauteile ausgebil det werden. Alternativ können die Materialvolumina auch mono lithisch mit im Träger vorhandenen Leitungsstrukturen gebildet werden .

Wie oben bereits angedeutet, wird über einem Kern eine erste dotierte Schicht und eine zweite dotierte Schicht aufgebracht. Zwischen erste und zweiter Schicht ist eine aktive Schicht an geordnet. Letztere kann einen oder mehrere Quantenwellstruktu ren umfassen. Erste und/oder zweite Schicht umfassen darüber hinaus auch Stromaufweitungsschichten, Dotiergradienten oder weitere Maßnahmen enthalten, um einen möglichst geringen Wider stand und hohe Stromdichten an die aktive Schicht zu ermögli chen. Weitere Maßnahmen, unter anderem auch eine Stromeinschnü rung, um den Strom von den Kanten der Materialvolumina fernzu-halten sind in dieser Offenbarung beschrieben und können für die Herstellung der Materialvolumina verwendet werden. Dazu ge hören unter anderem Quantenwellintermixing und andere. Für je des Paar wird über eine Metallisierung eine elektrische Kontak tierung zu einem p-Kontaktbereich einem n-Kontaktbereich her-gestellt. In einigen Aspekten kann einer oder auch beide Berei che gemeinsam ausgeführt sein, d.h. die Materialvolumina teilen sich einen oder zwei gemeinsame Kontaktbereiche.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann auf dem Wachstumsträger eine Anwachsschicht ausgebildet werden, die von einer Maskie rung freie Bereiche aufweist, an die die Anzahl von Material volumina angewachsen werden kann. Gemäß einer weiteren Ausfüh rung kann die Anwachsschicht eine n-Dotierung und insbesondere GaN umfassen. Die Maskierung kann Si02 oder SiN umfassen. Die Anwachsschicht kann aus dem gleichen Material (z.B. GaN) aus gebildet sein wie der Kern des Materialvolumens, je nach Anwen dung auch dotiert.

Gemäß einer weiteren Ausführung können die Materialvolumina mit deren Längsachsen parallel zueinander und in zueinander glei cher Geometrie erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführung erfolgt ein Abscheiden von, insbesondere ein Lötmittel bereit stellenden, spiegelnden ersten Metallisierungen an den dem Wachstumsträger abgewandten Seiten der mit den aktiven und den weiteren Schichten bedeckten Materialvolumina, wobei damit, insbesondere streifenförmige, p-Kontakte ausgebildet werden können. Nach weiteren Aspekten wird eine Lötmittel-Metallisie rungsschicht an einer Hauptoberfläche eines flächigen Trägers abgeschieden, wobei die Lötmittel-Metallisierungsschicht an den p-Kontakten ausbildenden ersten Metallisierungen der Material volumina angeschlossen, insbesondere gebondet, werden können.

Die Anwachsschicht wird bei einigen Ausführungen bereichsweise entfernt, insbesondere jeweils mittels Ätzen (RIE (Reaktives Ionen Ätzen) oder ICP (Induktiv gekoppeltes Plasma Ätzen) aus geführt werden. Auf den so freiliegenden Bereichen des Wachstums wird eine Passivierung abgeschieden, die die Oberflächen der freiliegenden Bereiche vollständig bedecken kann. Dabei werden entweder Bereiche ausgespart, oder die Passivierung nochmals geöffnet. Letzteres Öffnen erfolgt bei einigen Aspekten entlang den Längsachsen der Materialvolumina an deren dem Träger abge wandten Oberflächen. Dann werden darauf streifenförmige, n-Kon-takte ausbildende zweite Metallisierungen an den offengelegten Bereichen der Materialvolumina aufgebracht.

Je nach Ausführung werden auch zumindest einige der Seitenwände, die passiviert worden sind, mit einer Metallisierung überzogen. Diese wird reflektierend, so dass Licht von dort zurückgeworfen wird. Bei zwei einander benachbarten beschichteten Materialvo lumina können diese Seitenwandspiegel-Metallisierungen abwech selnd voneinander abgewandt und zueinander zugewandt erzeugt werden. In derartigen Ausgestaltungen ist vorgesehen, bei zwei einander benachbarten beschichteten Materialvolumina, bei denen die Seitenwandspiegel-Metallisierungen voneinander abgewandt erzeugt sind, den freien Zwischenraum mit einem Konvertermate rial aufzufüllen.

An und entlang der Passivierungsschicht von den n-Kontakten, den Seitenwandspiegel-Metallisierungen und als dritte Metalli sierungen abgeschiedene metallischen Zwischenverbindungen eine elektrische Verbindung zu, insbesondere streifenförmigen, als vierte Metallisierungen abgeschiedenen n-Kontaktbereichen aus gebildet werden. Diese können auf der gleichen Seite des Trägers sein. Alternativ sind Durchkontaktierungen vorgesehen, Kontakt bereiche auf einer den Metallvolumina abgewandten Seite kontak tieren. Die Durchkontaktierungen sind mittels einer Passivie rungsschicht zu der Lötmittel-Metallisierungsschicht und dem Träger elektrisch isoliert. Natürlich lassen sich p und n Be reiche auch vertauschen.

Gemäß einer weiteren Ausführung können die p-Kontakt-Durchkon-taktierungen im Bereich eines jeweiligen Konverter-Materials ausgebildet werden. Als Metallisierungen lässt sich Al oder Ag oder andere geeignete Materialien verwenden.

Wird die Länge der Barrenreduziert, so gelangt man zu sogenann ten m-Rods . Diese sind als Säulen aufgebaut und beinhalten ebenso eine aktive Schicht, die sich entlang der Längsachse über die Oberfläche erstreckt und so im Betrieb grundsätzlich Licht in alle Richtungen abstrahlt. Derartige m-Rods können mittels Selbstorganisation oder Orientierungsabhängiges Kristallwachs tum mehrfach auf einem Träger erzeugt werden. Die recht kleinen Strukturen erlauben es, m-LEDs insbesondere für m-Displays zu fertigen, wobei lediglich epitaktische Prozessparameter geän dert werden müssen. m-Rods der genannten Art zeigen räumliche Abmessungen im Bereich weniger im [pm] - bis einschließlich hin unter in den Nanometer-Bereich vorgesehen sind.

Da das durch m-Rods erzeugte Licht im Wesentlichen in alle Raumrichtungen abstrahlt, ist der Lichtanteil, der direkt nach oben abgestrahlt wird, wegen der geringen Grundfläche eher klein. Daher kann vorgesehen sein, die m-Rods mit einer der weiter unten offenbarten reflektierenden Struktur zu umgeben. Das m-Rod wird so in einer Art Kavität angeordnet, wobei die Wände dieser Kavität abgeschrägt und reflektierend ausgebildet sind. Ebenso kann in einigen Aspekten, die weiter unten offen barte Deckelektrode vorgesehen sein.

Eine andere Möglichkeit wird wie folgt beschrieben. Dieser liegt das Prinzip zugrunde die m-Rods zu vereinzeln und dann parallel zu einem Substrat auszurichten und zu kontaktieren. Es werden so horizontal ausgerichtete m-Rods geschaffen, die jeweils ein Subpixel bilden.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein elektronisches Bauelement, und insbesondere eine m-LED vorgeschlagen, bei der ein im We sentlichen parallel zu einem Träger verlaufender m-Rod an einen Träger angeschlossen wird. Zu diesem Zweck weist der m-Rod einen länglichen Kern mit einer ersten Dotierung auf, wobei der Kern nach außen von einer Schichtfolge von einem ersten Längsende bis zu einem von der Schichtfolge freien zweiten Längsende be schichtet ist. Die Schichtenfolge umfasst dabei auch eine aktive Schicht, die in einigen Aspekten Quantenwellstrukturen oder ähnliches umfassen kann. Zudem können eine spezielle Dotierung oder anderen Maßnahmen wie in dieser Anmeldung offenbart, um einen Strom auf defektarme Bereiche der aktiven Schicht zu be schränken. Der m-Rod ist an dem ersten Längsende mittels der Schichtfolge und eines ersten Kontakts an einen ersten Kontakt bereich des Trägers elektrisch und mechanisch angeschlossen, und an dem zweiten Längsende mittels des Kerns und eines zweiten Kontakts an einen zweiten Kontaktbereich des Trägers elektrisch und mechanisch angeschlossen. Schließlich ist die Schichtfolge mittels einer Maskierung zu dem zweiten Kontakt elektrisch iso liert ist. Damit wird der m-Rod länglich und im Wesentlichen parallel zum Träger angeordnet. Obwohl damit der Platzverbrauch ansteigt, so erlaubt diese Konstruktion dennoch eine hohe Licht ausbeute bei gleichzeitig kleinem Storm zu erreichen.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektro nischen Bauelementes, und einer auf einem Träger elektrisch verbundenen m-LED wird in einem ersten Schritt ein m-Rod er zeugt, der an seinem ersten Ende und an seinem zweiten ende kontaktierbar ist, wobei die Enden jeweils unterschiedlich do tierte Schichten kontaktieren. Diese Erzeugung kann in wesent lichen Schritten durch epitaktische Materialabscheidung erfol gen. Der m-Rod weist somit einen länglichen Kern mit einer ersten Dotierung auf, wobei der Kern nach außen von einer oder mehreren Schichtfolgen von einem ersten Längsende bis zu einem von der Schichtfolge freien zweiten Längsende, insbesondere epitaktisch, gewachsen wurde.

Der so erzeugte m-Rod wird dann entlang eines Trägers im We sentlichen parallel zu diesem angeordnet wird. An seinem ersten Längsende wird die einen ersten Kontakt aufweisende Schichtfolge an einen ersten Kontaktbereich des Trägers elektrisch und me chanisch angeschlossen. An dem zweiten Längsende wird der Kern mittels eines zweiten Kontakts an einen zweiten Kontaktbereich des Trägers elektrisch und mechanisch angeschlossen. Hierbei ist die Schichtfolge mittels einer Isolationsschicht zu dem zweiten Kontakt elektrisch isoliert.

Die hohe Flexibilität bei der Herstellung der m-Rods erlaubt es, ihre Lichtemission auf einen gewünschten Wellenlängenbe reich oder eine gewünschte Wellenlänge einzustellen. In einigen Aspekten ist die Geometrie eines m-Rods für eine von Licht einer bestimmten Wellenlänge ausgebildet. Die Geometrie kann neben unterschiedlichen Längen bzw. Durchmessern des m-Rods auch un terschiedliche Dicken der einzelnen Schichten aufweisen. Mit unterschiedlichen Durchmessern können m-Rods gefertigt werden, die im Betrieb Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen. In der aktiven Schicht können Quantenwells oder Quantentöpfe vorgesehen sein. Der m-Rods kann beispielsweise als Polyeder, Prisma, Pyramide oder Keil entlang der Längsachse ausgebildet sein. Er kann im Querschnitt vier, oder auch sechs Ecken umfas sen. Der m-Rod kann in einigen Aspekten von einem zusätzlichen Konvertermaterial oder im weiter prozessierten Zustand von die sem bedeckt sein, so dass abgestrahltes Licht konvertiert wird.

Wenn der m-Rod entlang seiner Längsachse parallel auf dem Trä ger, kann es in einigen Aspekten zweckmäßig zwischen Träger und m-Rod eine reflektierende Schicht anzubringen. In diesem Zusam menhang sei auf Ausführungen an anderer Stelle verweisen, bei der ein Träger eine eine m-LED umlaufende Reflektorstruktur aufweist, so dass Licht von der innerhalb angeordnetes m-LED durch die Reflektorstruktur umgelenkt wird. Eine derartige Re flektorstruktur kann auch um Gruppen von oder jeden auf dem Träger angeordneten m-Rod angeordnet werden.

In einem Aspekt werden drei eine Gruppe bildenden m-Rods auf dem Träger parallel angeordnet und mit den Kontaktbereichen des Trägers elektrisch und mechanisch angeschlossene verbunden. Die m-Rods könne jeweils für die Emission von rotem, grünen bzw. blauem Licht ausgestaltet sein. Diese bilden somit ein Pixel. Mehrere solcher Anordnungen können in Reihen und Spalten vor gesehen werden, um ein m-Display zu formen. Wie oben erwähnt können die Durchmesser der m-Rods für rotes, grünes und blaues Licht unterschiedlich sein. Die m-Rods sind so unterschiedlich groß. Durch eine Permutation der m-Rods bei mehreren Pixeln lassen sich visuelle Artefakte wegen der Periodizität verrin gern .

Einige Aspekte beschäftigen sich mit der Herstellung und Erzeu-gung der Kontakte. So kann der erste Kontakt, insbesondere eines p-Kontaktes, an dem der Isolationsschicht abgewandten ersten Längsende eines jeweiligen m-Rods auf verschiedene Arten aus geführt werden. Dazu gehört ein epitaktisches Wachstum, insbe sondere mittels eines mittels Sauerstoff-Plasma-Ätzen foto-strukturierten Seedlayers . Ebenso kann der Kontakt durch Sput-terns gebildet werden. An dem ersten Kontakt wird in einigen Aspekten mindestens eine Kontaktebene als Kontaktfläche zum ersten Kontaktbereich des Trägers ausgebildet. In ähnlicher Weise wird der zweite Kontakt erzeugt.

Wie bei den m-Rods schon kurz angedeutet, können diese durch eine gewisse Selbstorganisation erzeugt werden. Dabei wird die Kristallorientierung ausgenutzt, um ein gerichtetes Kristall wachstum zu erzeugen. Sind dreidimensionale, lichtemittierende Heterostrukturen für optoelektronische Halbleiteranordnungen, z.B. m-LEDs besonders kleinbauend angelegt ist, ist die kon trollierte 3D-Formgestaltung und die Herstellung spannungs freier aktiver Schichten mit zueinander in Winkelstellung ste henden Flächenabschnitten schwierig. Für m-LED mit Nitriden wie GaN aufgewachsen auf Saphir mit einer InxGai-xN-Quantentöpfe um fassenden aktiven Schicht wurde bereits vorgeschlagen, diese in Form eines Dreiecksprofils senkrecht zur <ll-00> oder <112-0> Richtung herzustellen oder die Form einer Hexagonalpyramide an zunehmen. Für GaN-basierte Halbleiterstrukturen wird für das laterale epitaktische Überwachsen eine Maske mit hexagonalen Öffnungen verwendet, die zur <ll-00>- oder <112-0>-Richtung von GaN ausgerichtet ist. Bei AlInGaP-basierten Halbleiterstruktu ren auf GaAs ist vorgeschlagen, die Orientierung gegenüberlie gender Ecken der Hexagonalöffnungen der Maske mit einem Win-kelfehler kleiner als 10° zur <110> Richtung von (001) n-GaAs anzulegen. Für ZnSe-basierte Halbleiterstrukturen soll der Win kelfehler kleiner als 15° zur <112> Richtung von (111) n-GaAs als Epitaxiesubstrat betragen. Diese verwendeten Herangehens weisen sind jedoch für sehr kleine Strukturen insbesondere im Bereich kleiner 70pm Kantenlänge nicht oder nur eingeschränkt nutzbar .

Die im folgenden offenbarten Verfahren erlauben auch kleine m-LEDs bzw. optoelektronische Halbleiteranordnungen anzugeben, die einen hohen Wirkungsgrad im Hinblick auf das Verhältnis von Lichtstrom und aufgenommener elektrischer Leistung aufweist. Entsprechend kann eine derartige m-LED in monolithischer Form oder auch als einzelne Pixel Teil eines m-Displays bilden.

Ausgangspunkt des hier vorgeschlagenen Konzeptes ist eine opto elektronische Halbleiteranordnung umfassend eine dreidimensio nale lichtemittierende Heterostruktur mit einer ersten leitfä higen Halbleiterschicht, einer aktiven Schicht und einer zwei-ten leitfähigen Halbleiterschicht, wobei die erste und die zweite leitfähige Halbleiterschicht unterschiedliche Dotierun gen aufweisen. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst die lichtemittierende Heterostruktur Aluminiumgalliumarsenid (AlxGai-xAs) und/oder Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) und/oder Aluminiumgalliumindiumphosphidarsenid und ist durch

Aufwachsen auf einer Formschicht dreidimensional ausgebildet. Die Formschicht umfasst eine {110} orientierte Seitenfläche. Optional kann eine flache Topfläche {111} vorgesehen sein. Für eine hohe Konversionsrate und insbesondere um die nichtstrah-lenden Rekombinationen an den Kanten einer lichtemittierenden Heterostruktur mit [pm] -Abmessungen zu verringern, ist die Aus bildung einer spannungsfreien, dreidimensionalen Schichtstruk tur mit geringen Gitterfehlern notwendig. Dabei wurde erkannt, dass die Formschicht, die die Unterlage für die Herstellung der dreidimensionalen lichtemittierende Heterostruktur bildet, se lektiv epitaktisch auf einem Galliumarsenid (111) B Epitaxiesub strat abgeschiedenen werden sollte.

Vorliegend wird unter einem Galliumarsenid (lll)B Epitaxiesub-strat ein Trägersubstrat für die selektive Epitaxie verstanden, das aus Galliumarsenid mit einer für das epitaktische Aufwachsen verwendeten, (111) orientierten Oberfläche gemäß der Miller-Indizierung besteht, wobei die Terminierung der Oberflächen ebene durch Arsenatome gebildet wird. Das Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrat kann dotiert oder undotiert verwendet werden. Im Vergleich zu Galliumarsenid (lll)A mit einer Galliumtermi nierung wird eine verbesserte Steuerbarkeit der selektiven Epi taxie erreicht, die auf eine höhere Volatilität der Arsenatome zurückgeführt wird. Es wird erwartet, dass aufgrund der Arsen-terminierung von Galliumarsenid (111) B eine hinreichende Anzahl von gleichmäßig verteilten As-Fehlstellen vorliegt, die die Nukleation verbessert, sodass die initiale Phase der epitakti schen Schichtbildung vorteilhaft durch extern einstellbare Epi taxie-Prozessparameter, wie die Temperatur und die Zufuhr der Ausgangsmaterialien, kontrolliert werden kann.

Für die selektiv epitaktisch auf dem Galliumarsenid (lll)B Epi taxiesubstrat aufgewachsene Formschicht wird als Material be vorzugt Galliumarsenid und/oder Aluminiumgalliumarsenid und/o-der Aluminiumgalliumindiumphosphid verwendet. Dabei kann das Material der Formschicht undotiert, n-dotiert oder p-dotiert sein. Des Weiteren ist für einer Weitergestaltung vorgesehen, innerhalb oder auf der Formschicht ebenfalls epitaktisch ein Braggspiegelstapel mit einer Abfolge von SiOx- und SiNx-Lagen anzulegen.

Als Maske auf dem Galliumarsenid (lll)B Epitaxiesubstrat dient eine lithographisch strukturierte dielektrische Schicht, bei spielsweise aus SiOx, SiNx oder SiOxNy. Die Öffnungen in der Maske sind so gewählt, dass die Grundfläche der Formschicht bevorzugt eine Kantenlänge von 50 nm bis 100 pm aufweist. Bei einer Ausgestaltung unterstützt die Formgebung der Maskenstruk tur und deren Orientierung relativ zur Kristallrichtung des Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrats die Ausbildung wenigs-tens einer {110} orientierten Seitenfläche der Formschicht. In einigen Aspekten ist eine Formschicht in Gestalt einer dreisei tigen Pyramide, deren Seitenflächen mit (-1-10), (-10-1) und

(0-1-1) orientiert sind. Für eine weitere vorteilhafte Ausge staltung weist die Formschicht zusätzlich zu den Seitenflächen mit der Orientierung (-1-10), (-10-1) und (0-1-1) eine Deckflä che mit der Orientierung (-1-1-1) auf, sodass für ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine Formschicht vorliegt, die als dreiseitiger Pyramidenstumpf angelegt ist.

Das vorgeschlagene Verfahren führt zu einem präzisen epitaktisch gewachsenen Formkörper mit definierter Kontur und geringen kris tallinternen Verspannungen und einer reduzierten Anzahl von Gitterfehlern, auf dem die lichtemittierende Heterostruktur auf der Basis von Aluminiumgalliumarsenid (AlxGai-xAs) und/oder Alu-miniumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) epitaktisch aufgewachsen wird. Deren Dreidimensionalität vergrößert die Fläche der ak tiven Schicht und erlaubt eine verbesserte Lichtauskopplung für schichtparallel emittierte Photonen. Darüber hinaus führt die Erfindung zu einer Einfassung der Randbereiche der lichtemit tierenden Heterostruktur, bei der zumindest die aktive Schicht bis zu der als elektrischer Isolator wirkenden Maske für die selektive Epitaxie reichen kann. Die Maske kann hierbei SiOx, SiNx oder SiOxNy umfassen. Dadurch entsteht ohne den Einbau einer zusätzlichen Passivierung am Randbereich eine geschlossene lichtemittierende Heterostruktur, die die nichtstrahlende Re kombination verringert und so den Wirkungsgrad der Lichterzeu gung erhöht. Dieser Umrandungseffekt ergibt sich durch die auf die Maske zulaufende {110} orientierte Seitenfläche der Form-Schicht, die zumindest bis zum Maskenrand geführt ist. Mithin kann die Formschicht flach mit einer substratparallelen Deck schicht mit (111) Orientierung ausgebildet werden. Bevorzugt wird eine Formschicht mit einer Querausdehnung parallel zum Epitaxiesubstrat von kleiner als 20gm und einer vertikalen Aus-dehnung senkrecht zum Epitaxiesubstrat von kleiner als 5 gm. Zum Einstellen einer gewünschten Kontur kann die Formschicht nach dem selektiven epitaktischen Aufwachsen mittels einer nass chemischen Bearbeitung nachbearbeitet werden. Für eine bevor zugte Ausführung erfolgt die Konturierung der Formschicht aus-schließlich durch selektives epitaktisches Wachstum.

Mit der lichtemittierenden Heterostruktur auf der Basis von Aluminiumgalliumarsenid (AlxGai-xAs) und/oder Aluminiumindi-umgalliumphosphid (AlInGaP) können Wellenlängen im Bereich von 560 nm bis 1080 nm erzeugt werden. Zur Fertigstellung einer m- LED wird die optoelektronische Halbleiterstruktur durch Licht leit-, Kontakt- und Passivierungsschichten ergänzt. Dabei sind Ausführungen möglich, für die die Hauptabstrahlrichtung in Wachstumsrichtung des Schichtenstapels der Halbleiteranordnung oder entgegen der Wachstumsrichtung erfolgt. Ferner ist eine Lichtauskopplung auf der p- oder auf der n-Seite der lichtemit tierenden Heterostruktur möglich. Weitere Maßnahmen zur Licht führung, Kollimation oder auch Konvertierung in eine andere Farbe sind in dieser Anmeldung offenbart.

Für eine Variante mit einer Hauptabstrahlrichtung in Wachstums richtung des Schichtenstapels der lichtemittierenden Hete rostruktur liegt oberhalb dieser eine Schichtfolge mit einer transparenten Kontaktschicht für die zweite leitfähige Halb-leiterschicht, beispielsweise eine Schicht aus Indiumzinnoxid (ITO) . Für eine mögliche Ausgestaltung wird die ITO-Schicht über die gesamte Oberseite der lichtemittierenden Heterostruktur ab geschieden. Ferner ist kann unterhalb der lichtemittierenden Heterostruktur ein Braggspiegelstapel (DBR) vorgesehen werden.

Die elektrische Kontaktierung der ersten leitfähigen Halb leiterschicht der lichtemittierenden Heterostruktur von unten erfolgt am einfachsten durch ein leitfähiges, mit der entspre chenden Dotierung angelegtes Galliumarsenid (111) B Epitaxiesub-strat und einer darauf selektiv epitaktisch aufgewachsenen und ebenfalls dotierten Formschicht.

Wird eine Matrixanordnung der lichtemittierenden Heterostruk turen parallel prozessiert, kann diese je nach verwendeter Pro-zessierung als Matrix für ein m-LED Display benutzt werden. Dabei werden die Strukturen monolithisch in Reihen und Spalten angeordnet erzeugt.

Alternativ können die Heterostrukturen in Gruppen oder auch individuell durch ein Lasertrennverfahren oder ähnliches ver einzelt werden, ohne auf die an den Kanten durch die Maskie rungsschicht geschützten aktiven Schichten zu beschädigen. Sol-chermaßen separierte Lichtquellen können m-LEDs bilden, die ausgedehnte Kontaktflächen aufweisen und die im einfachsten Fall ohne separates Drahtbonden auf komplementäre Kontaktflächen ei nes IC-Chips aufgesetzt werden können.

Für eine weitere Variante mit Hauptabstrahlrichtung in Wachs tumsrichtung ist die aktive Schicht mit Quantentöpfen lokal begrenzt und im Bereich der { 110 } -orientierten Seitenflächen oder einer (111) orientierten Deckfläche angelegt. Über den nicht emittierenden Abschnitten der Heterostruktur kann eine opake Metallisierung vorgesehen sein, die beispielsweise einen Ringkontakt bildet. Des Weiteren können zusätzliche Passivie-rungs- und Trägerschichten vorliegen. Denkbar sind ferner Licht leitstrukturen an den Austrittsfenstern, im einfachsten Fall eine Oberflächenaufrauung zur Erhöhung der Auskopplungsrate . Durch eine gemeinsame Prozessierung kann zudem eine Oberfläche geschaffen werden dann zusätzlich prozessiert wird, um bei spielsweise Kollimatoren, photonische Kristalle oder andere Elemente zu bilden, die eine Abstrahlcharakteristik weiter ver bessern .

Zur Realisierung der Lichtemission mit einer Hauptabstrahlrich tung entgegen der Wachstumsrichtung werden zunächst das Galli-umarsenid (111) B Epitaxiesubstrat und wenigstens ein Teil der Formschicht abgenommen und in einem weiteren Schritt eine trans-parente Kontaktschicht unterhalb der lichtemittierenden Hete rostruktur angelegt. Eine solchermaßen aufgeführte Lichtquelle eignet sich für eine IC-Chipbestückung mit einem Bonden.

Für eine weitere Ausführungsalternative wird ein temporärer Träger oberhalb der dreidimensionalen lichtemittierenden Hete rostruktur für die Abnahme des Galliumarsenid (111) B Epitaxi esubstrats und der Formschicht verwendet. Diese unterseitigen Schichten werden durch eine Metallisierung und ein Trägersub strat ersetzt. Dann kann der temporäre Träger durch eine ober seitige Passivierung und Lichtleitstruktur ersetzt werden. Eine solche Ausgestaltung eignet sich für Ausführungen, die durch zweimaliges Bonden auf einem IC-Chip kontaktiert werden.

Neben den verschiedenen Aspekten einer geometrischen Form oder einer Orientierung des Kristalls wurde zudem festgestellt, dass eine strahlende Rekombination gegenüber einer nichtstrahlenden Rekombination abnimmt, je kleiner der Bereich der aktiven Schicht ist. Grund hierfür scheinen Defekte in der aktiven Schicht zu sein, die vor allem im Randbereich der m-LED ausge bildet werden, weil dort durch die Prozessierung (Vereinzelung oder Ätzung) Veränderungen in der Kristallstruktur hervorgeru fen werden, die die Defektdichte dort erhöhen. Im Allgemeinen kann man sagen, dass je größer der Randbereich gegenüber der Fläche der aktiven Schicht wird, desto größer die Anzahl der Defekte wird und damit die nichtstrahlende Rekombination zu nimmt. Zudem wurde erkannt, dass die Defektdichte Auswirkungen auf die Effizienz einer Leuchtdiode sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Stromdichten hat und gemeinsam mit der Stromdichte einen wichtigen Beitrag zur Alterung (und damit Reduzierung der Effizienz der Leuchtdiode) leistet.

Eine Voraussetzung für Anwendungen im Automotivebereich ist, dass m-Displays und deren einzelne Pixel ausreichend Leuchtkraft aufweisen, d.h. verhältnismäßig hohe Stromdichten tragen kön nen. Andererseits ist für Augmented Realityanwendungen ein ho her Kontrastbereich wichtig, d.h. die m-LEDs eines Displays sollen sowohl hohe als auch niedrige Stromdichten gleichermaßen gut verkraften. Dementsprechend soll die Effizienz auch bei niedrigen Strömen hoch sein bzw. noch gesteigert werden.

Mit Blick auf diese Anforderungen einerseits und die Auswirkung von Defekten andererseits ist es daher wünschenswert, entweder die Defektdichte in der aktiven Schicht zu reduzieren, insbe sondere im Randbereich zu reduzieren, oder die Ladungsträger von dem Randbereich fernzuhalten.

Eine Maßnahme zur Verbesserung des Niederstrom-Verhaltens ist das Quantenwellintermixing, welches in verschiedenen Aspekten bei der Herstellung von aktiven Halbeiterbauelementen zur An wendung kommt. Dabei wird durch Austausch von Gitteratomen zwi schen der als Quantenwell ausgeführten aktiven Schicht und dem diese umgebenden Barrierenmaterial die Bandlücke in diesem Be reich verändert. Dieser Austauschprozess kann besonders effi zient von statten gehen, wenn gezielt geeignete Störatome, ins besondere Dotieratome in den Halbleiter eingebracht werden. Dadurch ändert sich die Bandlücke in dem durch den Austausch-prozess erfassten Bereich, so dass die Ladungsträger eine Kraft verspüren, die abstoßend wirken kann. Hierzu können beispiels weise Dotierstoffe verwendet werden, die durch einen Diffusi onsprozess in die aktive Schicht wandern und dort das Quanten wellintermixing verursachen. Dieses Verfahren ist auch bei opto-elektronischen Bauelementen basierend auf III-V-Halbleitern, wie Ga, In, Al und P, As erfolgreich getestet worden.

Jedoch wurde ebenso beobachtet, dass bei kleineren Abmessungen von Leuchtdioden aus diesem Materialsystem und insbesondere m-LEDs eine zunehmende Verminderung der Leuchtkraft über relativ kurze Zeit hinweg einsetzt. Im Vergleich zu Bauelementen ohne Quantenwellintermixing tritt diese Degradation bereits bei deutlich geringeren Belastungsstromstärken auf. Mit anderen Worten führt ein Quantenwellintermixing zu einer Verminderung der Leuchtkraft einer m-LED auch bei geringen Stromstärken, obwohl dies bei größeren Leuchtdioden gerade nicht beobachtbar ist .

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, welches diesen Effekt nicht nur stark verringert, sondern eine durch Störstellen induzierte Verminderung der Leuchteffizienz zumindest über einen längeren Zeitraum hinweg fast vollständig verhindert. Dadurch eignet sich dieses Verfahren insbesondere für die Herstellung von m-LEDs .

Dazu wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauele ments, insbesondere eine m-LED vorgeschlagen, bei dem in einem ersten Schritt eine Halbleiterstruktur bereitgestellt wird. Diese Halbleiterstruktur kann unter anderem durch Wachstum ver schieden dotierter Schichten und/oder Schichten unterschiedli-eher Materialzusammensetzung erzeugt werden und weist unter an derem eine erste n-dotierte Schicht, eine zweite p-dotierte Schicht und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht mit we nigstens einem Quantenwell auf. Die p-dotierte Schicht wurde zur Dotierung mit einem ersten Dotierstoff versehen.

In einem zweiten Schritt wird eine strukturierte Maske auf der Halbleiterstruktur und insbesondere auf der p-dotierten Schicht aufgebracht. Die Maske soll einen zu Erzeugung elektromagneti scher Strahlung vorgesehen Teilbereich der aktiven Schicht vor dem Einbringen des zweiten Dotierstoffes schützen. Das Masken material kann hierbei entweder durch ein Dielektrikum (Silizi umoxid, Siliziumnitrid, ...) , Metall (Ti, ...) oder Halbleiterma terial gebildet sein.

Die von der strukturierten Maske nicht bedeckte p-dotierte Schicht wird daraufhin mit einem zweiten Dotierstoff durch einen Diffusionsprozess mit ersten Prozessparametern dotiert. Die Prozessparameter und das Maskenmaterial sind so gewählt, dass ein Quantenwellintermixing in Bereichen der aktiven Schicht er zeugt wird, über der kein Bereich der strukturierten Maske liegt. Durch die Maskierung wird ein relativ scharfer lateraler Übergangsbereich im Intermixing des wenigstens einen Quanten-well erzeugt, so dass der Grad des Intermixing in dem Quanten-well an der durch die Maske vorgegebenen Grenze stark abnimmt. Dadurch wird eine relative starke Änderung in der Bandlücke des Quantenwells erzeugt.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip folgt dem Diffusionsprozess ein letzter Temperaturschritt, bei dem zweite Prozessparameter eingestellt werden, die sich von den ersten Prozessparametern unterscheiden. Ohne weitere Zuführung des zweiten Dotierstoffes wird nun der Halbleiter einem Ausheilschritt mit diesen zweiten Prozessparametern unterworfen.

Dieser nachgeschaltete Ausheilschritt mit anderen Prozesspara metern und ohne zweiten Dotierstoff ist derart ausgestaltet, dass die mit dem ersten Schritt erreichte deutliche Verbesserung der Niederstrom-Effizienz über einen längeren Betriebszeitraum hinweg erhalten bleibt .

Die Erfinder haben erkannt, dass der Prozess des Zuführens des zweiten Dotierstoffes bei ersten Prozessparametern sowohl ur sächlich für die Erzeugung des Quantenwellintermixings als auch für die spätere Degradation von Bedeutung ist. Dabei diffundie-ren Atome des zweiten Dotierstoffes in den Halbleiterschichten stapel und in die aktive Schicht, bzw. den Quantenwell und können dort Atome des ursprünglichen Kristallgitters ersetzen. Dies sind entweder Atome des ersten Dotierstoffes, aber auch Atome des eigentlichen Gittermaterials. Die auf Zwischengitter-plätze verdrängten Atome sind beweglich, und es wird vermutet, dass diese einen wesentlichen Anteil an der Degradation des optoelektronischen Bauelements haben. Durch einen zusätzlichen Ausheilschritt bei gleichzeitig geänderten Prozessparametern während dem der Dotierstoff nicht weiter zugeführt wird, wird eine anschließende Verminderung der Effizienz reduziert. In ei nem weiteren Aspekt werden für den Schritt des Ausheilens ge eignete Umgebungsbedingungen bereitgestellt, indem ein Stütz druck mit einem das Kristallgitter bildenden Element angeboten wird (z.B. durch Bereitstellen eines geeigneten Precursors) .

Durch geeignete Wahl dieses Elementes wird den durch den zweiten Dotierstoff verdrängten Gitteratomen eine Reaktionsmöglichkeit an der Oberfläche des Halbleiters geboten und die freie Beweg-lichkeit dieser Atome damit unterbunden. Handelt es sich bei den verdrängten Gitteratomen beispielsweise um Atome der Gruppe III so kann dieser Prozess durch einen Stützdruck mit einem Element der Gruppe V bevorzugt in Gang gesetzt werden. Die durch den Diffusionsprozess erzeugten Zwischengitteratome diffundie-ren demnach während des erfindungsgemäßen Ausheilschrittes an die Oberfläche und werden dort gebunden. Durch die Reduktion der Zahl der am Degradationsmechanismus teilhabenden Zwischen gitteratome steigt die Lebensdauer des Bauelements beträchtlich an .

In einem Schritt des Ausheilens kann der Precursor gleich zu Beginn oder erst nach Erreichen der zweiten Prozessparameter zugegeben werden. Auch kann sich die Konzentration des Precur sors während des Schritts des Ausheilens ändern, so dass aus-reichend Precursormaterial für eine Absättigung der von dem Dotierstoff verdrängten Gitteratome verfügbar ist.

In einem weiteren Aspekt kann dieser Precursor insbesondere die Elemente Phosphor oder Arsen umfassen, vor allem in Verbindungen wie PH3 , ASH3 TBAs oder TBP .

Ein anderer Gesichtspunkt beschäftigt sich mit den ersten und zweiten Prozessparametern. In einem Aspekt umfassen die Para meter wenigstens einen der folgenden Parameter oder auch eine Kombination hiervon: Temperatur, Temperaturänderung über einen definierten Zeitraum, Druck, Druckänderung über einen definier ten Zeitraum, Zusammensetzung und Fluss eines Gases, insbeson dere eines Precursors, und Zeitdauer des Ausheilschritts. Bei spielsweise umfassen die zweiten Prozessparameter eine defi-nierte zweite Temperatur, die höher ist als die Temperatur wäh rend des Zuführens des zweiten Dotierstoffes. Mit anderen Worten ist eine Temperatur während des Ausheilschrittes größer als eine Temperatur während der Erzeugung des Quantenwellintermixings . Auch die Zeitdauern des Dotierens und des Ausheilens können unterschiedlich sein.

In einem anderen Aspekt wird ein zweiter Dotierstoff verwendet, der gegenüber dem ersten Dotierstoff unterschiedlich ist. Bei spielsweise kann als zweiter Dotierstoff Zn verwendet werden. Als Materialsystem für die Halbleiterstruktur wird beispiels weise ein III-V-Halbleitermaterial benutzt. Dieses kann wenigs tens eines der folgenden Materialsysteme aufweisen: InP, AIP, GaP, GaAlP, InGaP, InAlP, GaAlP oder InGaAlP. Ebenso können andere III-V-Halbleiter als Materialsystem in Betracht kommen, beispielsweise mit As.

Ein weiterer Aspekt ist durch ein optoelektronisches Bauelement gegeben. Dieses umfasst eine Halbleiterstruktur mit einem IIIV-Halbleitermaterial . Die Halbleiterstruktur weist eine n-do-tierte Schicht, eine p-dotierte Schicht und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht mit wenigstens einem Quantenwell auf. Die p-dotierte Schicht umfasst einen ersten Dotierstoff. Wei terhin weist das Bauelement einen lichterzeugenden Bereich, insbesondere zentralen Bereich in der aktiven Schicht auf, der lateral von einem zweiten Bereich in der aktiven Schicht umgeben ist. Die Bandlücke des zweiten Bereichs ist dabei größer als die des zentralen Bereiches, da in den zweiten Bereich ein zweiter Dotierstoff eingebracht ist, der ein Quantenwellinter-mixing in dem im zweiten Bereich liegenden wenigstens einen Quantenwell der aktiven Schicht verursacht hat.

In einem weiteren Aspekt ist auf der p-dotierten Schicht eine strukturierte Maske angeordnet, so dass sie einen ersten Teil bereich der p-dotierten Schicht überdeckt. In einem von der Maske nicht bedeckten Teilbereich der p-dotierten Schicht ist ein zweiter Dotierstoff eingebracht, der ein Quantenwellinter-mixing in der unter diesem Teilbereich angeordneten aktiven Schicht erzeugt. Die Größe der Maske ist dabei im Wesentlichen von derselben Größe wie der erste Teilbereich. Durch die Wahl des Stützdrucks während des erfindungsgemäßen Ausheilschrittes wird ein durch den zweiten Dotierstoff verdrängtes Material in eine Teile der Oberfläche bedeckende Schicht umgewandelt. Der Diffusionsprozess während des Ausheilens scheint das Material von Zwischengitterplätzen zu entfernen, so dass dieses nicht mehr im Quantentwell zu nichtstrahlenden Rekombinationszentren führt, und somit die Effizienz des optoelektronischen Bauele ments auch über längeren Zeitraum hinweg nicht abnimmt. Demnach ist auf einer Oberfläche des intermixten Teilbereichs der p-dotierten Schicht eine Schicht aus einem III-wertigen Material des III-V Halbleitermaterials und einem Element aus einem Precursormaterial, insbesondere P oder As, gebildet.

Ein weiterer Aspekt zur Verbesserung des Quantenwellintermixing wird in dem folgenden Verfahren vorgestellt. Dazu wird ein Ver fahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, insbeson-dere eines optoelektronischen Bauelements oder einer m-LED vor geschlagen, bei dem in einem ersten Schritt eine Halb leiterstruktur bereitgestellt wird. Diese Halbleiterstruktur kann unter anderem durch Wachstum verschieden dotierter Schich ten und/oder Schichten unterschiedlicher Materialzusammenset-zung erzeugt werden und weist unter anderem eine erste n-do-tierte Schicht, eine zweite p-dotierte Schicht und eine dazwi schen angeordnete aktive Schicht mit wenigstens einem Quanten-well auf. Die p-dotierte Schicht wurde dabei zur Dotierung mit einem ersten Dotierstoff versehen.

In einem zweiten Schritt wird eine strukturierte Maske auf der Halbleiterstruktur und insbesondere auf der p-dotierten Schicht aufgebracht. Die Maske soll einen zu Erzeugung elektromagneti scher Strahlung vorgesehen Teilbereich der aktiven Schicht vor dem Eindringen eines zweiten Dotierstoffes schützen. Das Mas kenmaterial kann hierbei entweder durch ein Dielektrikum (Si liziumoxid, Siliziumnitrid, ...) , Metall (Ti, ...) oder Halbleiter material gebildet sein.

Die von der strukturierten Maske nicht bedeckte p-dotierte Schicht wird daraufhin mit dem zweiten Dotierstoff dotiert, so dass ein Quantenwellintermixing in Bereichen der aktiven Schicht erzeugt wird, über der kein Bereich der strukturierten Maske liegt. Das Dotieren der p-dotierten Schicht mit dem zweiten Dotierstoff kann dabei durch eine Gasphasendiffusion unter Ver wendung eines Precursors mit dem zweiten Dotierstoff erfolgen. Bei anderen Verfahren wird hierbei der Precursor in einer Gas phasenreaktion thermisch zerlegt, der Dotierstoff an der Halb leiteroberfläche absorbiert und in den Halbleiter eindiffun diert und ein Quantenwellintermixing erzeugt. Da all diese Teil prozesse eine unterschiedliche Temperaturabhängigkeit aufweisen ist der Temperaturbereich, in dem ein effizientes Quantenwellin termixing realisiert werden kann, stark eingeschränkt (typi scherweise für InP- oder GaAs-basierte Halbleiter: 520 +/-20 ° C ) .

Entsprechend dem vorgeschlagenen Prinzip wird nun der Schritt des Aufbringens des Dotierstoffes mittels Precursor und des Eindiffundierens präzisiert. Dadurch wird eine Prozessfolge für ein effizientes Quantenwellintermixing durch eine Gasphasendif fusion geschaffen, die eine Vergrößerung des Prozessfensters und damit eine Optimierung der Prozessfolge zur Realisierung von alterungsstabilen optoelektronischen Bauelementen ermög licht .

Diese präzisierte Prozessfolge weist die folgenden Schritte auf:

- Abscheiden des zweiten Dotierstoffes auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht durch Zerlegung des Precursors bei einer ersten Temperatur, die derart gewählt ist, dass im Wesentlichen keine Diffusion des zweiten Dotierstoffes in die p-dotierte Schicht stattfindet; und

- Diffundieren des abgeschiedenen zweiten Dotierstoffes in die p-dotierte Schicht bei einer zweiten Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Prozessführung des Dotie-rens mit dem zweiten Dotierstoff einen maßgeblichen Einfluss darauf hat, die Ladungsträgerkonzentration in den Bereichen zu reduzieren, in denen eine durch Störstellen induzierte Vermin-derung der Leuchteffizienz über einen längeren Zeitraum hinweg stattfindet. Dies liegt unter anderem daran, dass durch die Prozessführung eine Erhöhung der Dotierbarriere in der aktiven Schicht unterhalb des Maskenrands erreicht werden kann.

Bei der Prozessführung nach dem vorgeschlagenen Konzept wird dazu der Schritt der Diffusion des dotierstoffhaltigen Precur sors in der Gasphase explizit in die Schritte:

- Abscheiden von Zerlegungsprodukten, die den zweiten Dotier stoff umfassen, auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur; und - Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffs in die Halb leiterstruktur; unterteilt.

Durch die Separierung kann für den Diffusionsschritt mit der Erzeugung des Quantenwellintermixings die Temperatur frei ge-wählt werden und insbesondere auf Werte erhöht werden, bei denen eine Oberflächenbelegung durch den zweiten Dotierstoff durch zu starke Desorption nicht mehr möglich ist (>520°C) . Dies kann vorteilhafterweise zur Verbesserung des Alterungsverhaltens von optoelektronischen Bauelementen genutzt werden.

Der zweite Dotierstoff ist dabei von demselben Dotiertyp wie der erste Dotierstoff und ist beispielsweise aus Zn, Mg, usw. gebildet. Die Menge des abgeschiedenen zweiten Dotierstoffes kann dabei so gewählt sein, dass dieser während des Diffusions-Vorgangs bei einer zweiten Temperatur im Wesentlichen vollstän dig in die p-dotierte Schicht eindiffundiert. Somit wird ledig lich eine für die Diffusion und Erzeugung eines Quantenwellin-termixings ausreichende Menge bereitgestellt, aber nicht dar über hinaus .

In einem weiteren Aspekt ist die Menge des abgeschiedenen zwei ten Dotierstoffes dabei beispielsweise so gewählt, dass in Be reichen der aktiven Schicht, über der kein Bereich der struk turierten Maske liegt, eine Barriere für die laterale Diffusion von Ladungsträgern gebildet wird, die sich aus einer durch den zweiten Dotierstoff erzeugte Barriere als auch aus einer durch das Quantenwellintermixing hervorgerufene Barriere zusammen setzt .

In einer Weiterbildung dieses Aspektes ist die Menge des zweiten Dotierstoffes so gewählt, dass in Bereichen der aktiven Schicht, über der kein Bereich der strukturierten Maske liegt, eine durch den zweiten Dotierstoff erzeugte Barriere für die laterale Dif fusion von Ladungsträgern größer ist als eine durch das Quan-tenwellintermixing hervorgerufene Barriere. Weiterhin kann die Menge des zweiten Dotierstoffes auch so gewählt sein, dass die Bandlücke in der aktiven Schicht in den Bereichen, die unter der strukturierten Maske liegen, kleiner ist, als die Bandlücke in der aktiven Schicht in den Bereichen, über denen kein Bereich der strukturierten Maske liegt.

In einem weiteren Aspekt folgt dem Dotiervorgang ein letzter Temperaturschritt bei einer dritten Temperatur, die höher ist als die zweite Temperatur. Ohne weitere Zuführung des zweiten Dotierstoffes wird nun der Halbleiter einem Ausheilschritt mit dieser dritten Temperatur unterworfen. Dieser nachgeschaltete Ausheilschritt mit höherer Temperatur und ohne zweiten Dotier stoff ist derart ausgestaltet, dass die mit dem Dotiervorgang erreichte deutliche Verbesserung der Niederstrom-Effizienz über einen längeren Betriebszeitraum hinweg erhalten bleibt.

Die Erfinder haben erkannt, dass der Prozess des Zuführens des zweiten Dotierstoffes bei einer ersten Temperatur und das an schließende Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffs bei einer zweiten Temperatur sowohl ursächlich für die Erzeugung des Quan-tenwellintermixings ist als auch für die spätere Degradation von Bedeutung ist. Dabei diffundieren Atome des zweiten Dotier stoffes in den Halbleiterschichtenstapel und in die aktive Schicht, bzw. den Quantenwell und können dort Atome des ur-sprünglichen Kristallgitters ersetzen. Dies sind entweder Atome des ersten Dotierstoffes, aber auch Atome des eigentlichen Git termaterials. Die auf Zwischengitterplätze verdrängten Atome sind beweglich und es wird vermutet, dass diese einen wesent lichen Anteil an der Degradation des optoelektronischen Bauele-ments haben. Durch einen zusätzlichen Ausheilschritt bei gleich zeitig höherer dritter Temperatur und während dem kein weiterer Dotierstoff zugeführt wird, wird eine anschließende Verminde rung der Effizienz reduziert.

Für den Schritt des Ausheilens werden in einem weiteren Aspekt geeignete Umgebungsbedingungen bereitgestellt, indem ein Stütz druck mit einem das Kristallgitter bildenden Element angeboten wird (z.B. durch Bereitstellen eines geeigneten weiteren Precur sors) . Durch geeignete Wahl dieses Elementes wird den durch den zweiten Dotierstoff verdrängten Gitteratomen eine Reaktionsmög lichkeit an der Oberfläche des Halbleiters geboten und die freie Beweglichkeit dieser Atome damit unterbunden. Handelt es sich bei den verdrängten Gitteratomen beispielsweise um Atome der Gruppe III so kann dieser Prozess durch einen Stützdruck mit einem Element der Gruppe V in Gang gesetzt werden. Die durch den Diffusionsprozess erzeugten Zwischengitteratome diffundie ren demnach während des erfindungsgemäßen Ausheilschrittes an die Oberfläche und werden dort gebunden. Durch die Reduktion der Zahl der am Degradationsmechanismus teilhabenden Zwischen-gitteratome steigt die Lebensdauer des Bauelements beträchtlich an .

Entsprechend umfasst nach diesem Aspekt der Ausheilvorgang die Schritte: Bereitstellen eines weiteren Precursors, der ein Ele-ment aus der fünften Hauptgruppe, insbesondere P oder As um fasst; und/oder Bildung einer Schicht aus einem III-V Halb leitermaterial auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht.

In einem Schritt des Ausheilens kann der Precursor gleich zu Beginn oder erst nach Erreichen der zweiten Prozessparameter zugegeben werden. Auch kann sich die Konzentration des Precur sors während des Schritts des Ausheilens ändern, so dass aus reichend Precursormaterial für eine Absättigung der von dem Dotierstoff verdrängten Gitteratome verfügbar ist.

In einem weiteren Aspekt kann dieser weitere Precursor insbe sondere die Elemente Phosphor oder Arsen beinhalten, vor allem in Verbindungen wie PH3, ASH3, TBAs oder TBP.

Ein anderer Gesichtspunkt beschäftigt sich mit den Prozesspa rametern, die während der Schritte des Abscheidens, Diffundie-rens und Ausheilens unterschiedlich gewählt werden können. In einem Aspekt umfassen die Parameter wenigstens einen der fol genden Parameter oder auch eine Kombination hiervon: Tempera-tur, Temperaturänderung über einen definierten Zeitraum während eines der vorgenannten Schritte, Druck, Druckänderung über ei nen definierten Zeitraum während eines der vorgenannten Schritte, Zusammensetzung und Fluss eines Gases, insbesondere eines Precursor, und Zeitdauer des Ausheilschritts.

Beispielsweise umfassen die Prozessparameter eine definierte erste Temperatur während des Zuführens des zweiten Dotierstof fes, die derart gewählt ist, dass im Wesentlichen keine Diffu sion des zweiten Dotierstoffes in die p-dotierten Schicht wäh-rend des Abscheidens des zweiten Dotierstoffes auf der p-do-tierten Schicht stattfindet, eine zweite Temperatur während des Diffusionsvorgangs des zweiten Dotierstoffes, die beispiels weise höher ist als die erste Temperatur, und eine dritte Tem peratur während des Ausheilschrittes, die wiederum höher als die zweite Temperatur ist. Mit anderen Worten ist eine Tempe ratur während des Ausheilschrittes größer als die beiden Tem peraturen während der Erzeugung des Quantenwellintermixings . Auch die Zeitdauern des Zuführens des zweiten Dotierstoffes, des Diffusionsvorgangs und des Ausheilens können unterschied-lieh sein.

In einem anderen Aspekt wird ein zweiter Dotierstoff verwendet, der gegenüber dem ersten Dotierstoff unterschiedlich ist. Bei spielsweise kann als zweiter Dotierstoff Zn oder Mg verwendet werden. Als Materialsystem für die Halbleiterstruktur wird bei spielsweise ein III-V-Halbleitermaterial benutzt. Dieses kann wenigstens eine der folgenden Materialkombinationen aufweisen: InP, AIP, GaP, GaAlP, InGaP, InAlP, GaAlP oder InGaAlP. Ebenso können andere III-V-Halbleiter als Materialsystem in Betracht kommen, beispielsweise mit As.

Ein weiterer Aspekt ist durch ein optoelektronisches Bauelement gegeben. Dieses umfasst eine Halbleiterstruktur mit einem III-V-Halbleitermaterial. Die Halbleiterstruktur weist eine n-do-tierte Schicht, eine p-dotierte Schicht und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht mit wenigstens einem Quantenwell auf. Die p-dotierte Schicht umfasst einen ersten Dotierstoff. Wei terhin weist das Bauelement einen lichterzeugenden Bereich, insbesondere zentralen Bereich in der aktiven Schicht auf, der lateral von einem zweiten Bereich in der aktiven Schicht umgeben ist. Die Bandlücke des zweiten Bereichs ist dabei größer als die des zentralen Bereiches, da in den zweiten Bereich ein zweiter Dotierstoff eingebracht ist, der ein Quantenwellinter-mixing in dem im zweiten Bereich liegenden wenigstens einen Quantenwell der aktiven Schicht verursacht hat.

Durch dieses störstelleninduzierte lokale Quantenwellintermi-xing im zweiten Bereich, jedoch nicht im ersten Bereich, werden in der aktiven Schicht Barrieren gebildet, die eine laterale Bewegung von Ladungsträgern im Quantenwell in der aktiven Schicht des optoelektronischen Bauelementes auf diesen ersten Bereich der aktiven Schicht begrenzen. Dadurch wird beispiels weise weittgehend verhindert, dass Strom zum Betreiben des opto elektronischen Bauelementes in den Randbereichen des optoelekt-ronischen Bauelements, also durch den den ersten Bereich um schließenden zweiten Bereich fließt. Dadurch wird eine nicht strahlende Rekombination von Ladungsträgern hervorgerufen durch nichtstrahlende Rekombinationszentren oder eine hohe nicht strahlende Oberflächenrekombination in dem zweiten Bereich re-duziert, was somit zu einer verbesserten Leistung der Bauele mente führt .

In einem weiteren Aspekt ist auf der p-dotierten Schicht eine strukturierte Maske angeordnet, so dass sie einen ersten Teil-bereich der p-dotierten Schicht überdeckt. In einem von der Maske nicht bedeckten Teilbereich der p-dotierten Schicht ist ein zweiter Dotierstoff eingebracht, der ein Quantenwellinter-mixing in der unter diesem Teilbereich angeordneten aktiven Schicht erzeugt. Die Größe der Maske ist dabei im Wesentlichen von derselben Größe wie der erste Teilbereich.

Durch die Wahl des Stützdrucks während des erfindungsgemäßen Ausheilschrittes wird ein durch den zweiten Dotierstoff auf Zwischengitterplätze verdrängtes Material in eine Teile der Oberfläche bedeckende Schicht umgewandelt. Der Diffusionspro zess während des Ausheilens scheint das Material von Zwischen gitterplätzen zu entfernen, so dass dieses nicht mehr zu nicht strahlenden Rekombinationszentren im Quantentwell führt und so-mit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements auch über längeren Zeitraum hinweg nicht abnimmt. Demnach ist auf einer Oberfläche des intermixten Teilbereichs der p-dotierten Schicht eine Schicht aus einem III-wertigen Material des III-V Halb leitermaterials und einem Element aus einem Precursormaterial, insbesondere P oder As, gebildet.

Wie in den obigen Konzepten bereits erwähnt, hat die Wirksamkeit eines Quantenwellintermixings und das Einbringen der Störstel len einen Einfluss auf das Alterungsverhalten der m-LED. Dies lässt sich mit den hier offenbarten Maßnahmen zwar reduzieren, jedoch wurde gefunden, dass gerade bei höheren Belastungs stromdichten vor allem bei sehr kleinen Bauelementen, wie z.B. m-LEDs, deren Kantenlänge nur wenige gm betragen dennoch ein messbarer und manchmal relevanter Effekt verbleibt. Grund ist offenbar ein orts- oder positionsabhängiger Konzentrationsgra dient des diffundierenden Materials. Dieses wird durch die An ordnung und Struktur der Fotomaske bestimmt.

Entsprechend wird in einem Aspekt wird ein optoelektronisches Bauelement vorgeschlagen, das eine n-dotierte erste Schicht, eine mit einem ersten Dotierstoff versetzte p-dotierte zweite Schicht und eine aktive Schicht umfasst. Letztere ist zwischen der n-dotierten ersten Schicht und der p-dotierten zweiten Schicht angeordnet und weist mindestens einen Quantenwell auf. Erfindungsgemäß kann die aktive Schicht in mindestens zwei Be reiche unterteilt werden, die insbesondere aneinander angren zen. Dabei ist der zweite Bereich um einen ersten Bereich, insbesondere einen optisch aktiven Bereich konzentrisch ange ordnet und weist ein Quantenwellintermixing auf.

Die konzentrische Anordnung eines Quantenwellintermixing um den optisch aktiven Bereich herum entsprechend diesem Aspekt bedeu tet, dass der erste Bereich, insbesondere optisch aktive Be reich, vom zweiten Bereich vollumfänglich umschlossen wird und die beiden Bereiche um einen gemeinsamen Mittelpunkt ihrer je weiligen Fläche angeordnet sind. Im Rahmen der Fertigungstole ranzen ist allerdings auch eine leichte Abweichung der Mittel punkte zueinander, sowie eine bewusste Verschiebung denkbar.

Die Erfinder haben erkannt, dass das Einbringen der Störstellen und das Quantenwellintermixing wohl von der angebotenen offenen Fläche abhängt, über die der zu diffundierende Stoff eingebracht wird. Da Störstellen in den Ecken einer quadratischen oder rechteckigen aktiven Schicht (oder entsprechend einer durch eine Fotomaske vorgegebenen eckigen Struktur) von mehr als einer Seite diffundieren können, weisen die Eckbereiche eine höhere Störstellenkonzentration bzw. ein höheres Quantenwellintermi xing auf als beispielsweise die Bereiche in der Mitte der Sei tenlängen. Dieser Effekt ist in einigen Situationen unerwünscht und wird durch die gewählte konzentrische Anordnung vermieden, da es in einer solchen durch das Fehlen einer Ecke nicht zu einer solchen größeren Diffusion kommt.

Das Quantenwellintermixing kann durch eine Dotierung des zwei-ten Bereichs mit einem zweiten Dotierstoff wie beispielsweise Magnesium, Zink, oder Cadmium (Mg, Zn, Cd) erzeugt werden. Dies soll allerdings keine beschränkende Auswahl für einen Dotier stoff darstellen, sondern jeder weitere dem Fachmann erdenkli che Dotierstoff desselben Typs kann für die Dotierung verwendet werden.

Durch lokales Aufbringen einer Diffusionsmaske auf die Halb leiterstruktur und mithilfe von beispielsweise einem Diffusi onsvorgang gelangt der zweite Dotierstoff bereichsweise in die aktive Schicht und ein Quantenwellintermixing tritt im entspre chenden nicht maskierten Bereich im vorhandenen Quantenwell auf. Der Bereich, in dem das Quantenwellintermixing stattfindet, bildet den zweiten Bereich. Entsprechend umfasst nach diesem Aspekt das optoelektronische Bauelement einen zweiten Dotier stoff, welcher im Wesentlichen gleichmäßig im zweiten Bereich angeordnet ist.

Im ersten Bereich, insbesondere optisch aktiven Bereich, wird in einem weiteren Aspekt ein Quantenwellintermixing weitestge hend verhindert. Genauer gesagt tritt nach diesem Aspekt im ersten Bereich kein Quantenwellintermixing auf. Entsprechend ist nach dem Diffusionsvorgang weitestgehend kein zweiter Do tierstoff im ersten Bereich angeordnet. Dieser Aspekt kann auch durch die vorgenannten Maßnahmen realisiert werden.

Durch dieses störstelleninduzierte lokale Quantenwellintermi xing im zweiten Bereich, jedoch nicht im ersten Bereich, werden in der aktiven Schicht Barrieren gebildet, die eine laterale Bewegung von Ladungsträgern im Quantenwell in der aktiven Schicht des optoelektronischen Bauelementes auf diesen ersten Bereich der aktiven Schicht begrenzen. Dadurch wird beispiels weise weittgehend verhindert, dass Strom zum Betreiben des opto elektronischen Bauelementes in den Randbereichen des optoelekt-ronischen Bauelements, also durch den den ersten Bereich um schließenden zweiten Bereich fließt. Dadurch wird eine nicht strahlende Rekombination von Ladungsträgern hervorgerufen durch nichtstrahlende Rekombinationszentren oder eine hohe nicht strahlende Oberflächenrekombination in dem zweiten Bereich re-duziert, was somit zu einer verbesserten Leistung der Bauele mente führt .

Um eine weitere Verbesserung zu erreichen, sind in einem wei teren Aspekt die zwei Bereiche zumindest annähernd kreisförmig ausgebildet. Das Nichtvorhandensein von Ecken hat zur Folge, dass Störstellen gleichmäßiger in den zweiten Bereich eindif fundieren und sich keine durch Ecken induzierte lokale Maxima bilden. Die kreisförmige Ausbildung, beziehungsweise die annä hernd kreisförmige Ausbildung der beiden Bereiche, hat somit den Effekt, dass die Konzentration der eingebrachten Störstel len entlang des Umfangs der beiden Bereiche so homogen wie möglich ist. Dies hat wiederum zur Folge, dass Leistungseinbußen aufgrund von Oberflächenrekombination im zweiten Bereich redu ziert werden.

Kreisförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass auch ein Viel eck mit einer Eckenanzahl größer/gleich 6 Ecken möglich ist, also beispielsweise 8, 10 oder mehr Ecken, da für diese Form bereits ein positiver Effekt der Leistungssteigerung des opto-elektronischen Bauelementes erkannt wurde. Ebenso kann der Be griff kreisförmig auch elliptische, sowie ovale und weitere rundlich konvexe Formen umfassen.

Der Diffusionsvorgang zur Erzeugung des Quantenwellintermixing im zweiten Bereich kann in einem weiteren Aspekt bedeuten, dass der zweite Dotierstoff nicht nur in der aktiven Schicht im zweiten Bereich, sondern auch in der zweiten p-dotierten Schicht und auch zumindest teilweise in einem an die aktive Schicht angrenzenden Bereich der n-dotierten Schicht ausgebildet ist. Dies ist allerdings nicht notwendigerweise so zu verstehen, dass die Bereiche in der zweiten p-dotierten Schicht und in der ersten n-dotierten Schicht, in denen der zweite Dotierstoff ausgebildet ist, deckungsgleich mit dem zweiten Bereich in der aktiven Schicht sind, aber auch eine Deckungsgleichheit ist möglich.

In einem weiteren Aspekt wird ein optoelektronisches Bauelement und insbesondere eine m-LED vorgeschlagen, bei dem der zweite Bereich eine durch das Quantenwellintermixing veränderte, im wesentlichen gleichmäßige Bandlücke aufweist. Der zweite Be reich ist konzentrisch um einen ersten Bereich angeordnet. Dies bedeutet, dass in diesem Bereich die Energie der Bandlücke einen weitestgehend konstanten Wert aufweist und lediglich zu den Rändern des Bereichs hin die Bandlücke größer oder kleiner wird beziehungsweise einen Anstieg oder einen Abfall der Energie der Bandlücke aufweist.

Der mindestens eine Quantenwell im ersten Bereich, insbesondere im optisch aktiven Bereich, weist hingegen eine kleinere Band lücke als der zweite Bereich auf. Entsprechend ergibt sich die nach einem der oben genannten Aspekte erzeugte Barriere zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich. Der Übergang zwischen den beiden Bandlücken kann dabei sowohl als Stufe mit einer scharfen Kante als auch als leicht fließender Übergang möglich sein.

Weiterhin weist der mindestens eine Quantenwell im ersten Be reich, insbesondere optisch aktiven Bereich, im Wesentlichen kein Quantenwellintermixing auf und es ist in diesem Bereich somit im Wesentlichen auch keinen zweiter Dotierstoff vorhan den .

Neben einer geometrischen Betrachtung zur Verbesserung der Leis tung im Bereich einer einzelnen m-LED erfolgte, bietet es sich darüber hinaus an, Maßnahmen vorzusehen, die für ein Quanten wellintermixing auf Waferebene eine Verbesserung herbeiführen. m-LED werden meist als Vielzahl derartiger Strukturen auf Waferebene produziert. Dabei kann die Herstellung monolithisch erfolgen, oder die m-LEDs für eine spätere Vereinzelung vorge-sehen sein. In ersterem Fall kann ein Quantenwellintermixing auch als Barriere gegen elektrisches Übersprechen, in letzteren Fall kann bereits während der Herstellung durch Quantenwellin termixing die späteren den Rand bildenden Bereiche verändert werden .

In einem Aspekt wird eine Halbleiterstruktur vorgestellt, die eine n-dotierte erste Schicht, eine mit einem ersten Dotierstoff versetzte p-dotierte zweite Schicht und eine aktive Schicht umfasst. Letztere ist zwischen der n-dotierten ersten Schicht und der p-dotierten zweiten Schicht angeordnet und weist min destens einen Quantenwell auf. Erfindungsgemäß kann die aktive Schicht in eine Vielzahl von ersten Bereichen, insbesondere optisch aktive Bereiche, und mindestens einen zweiten Bereich unterteilt werden. Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Be-reichen und der mindestens eine zweite Bereich grenzen dabei insbesondere aneinander an. Weiterhin sind die mehreren ersten Bereiche in einem hexagonalen Muster zueinander beabstandet an geordnet und werden von dem mindestens einen zweiten Bereich, der ein QWI aufweist, umschlossen.

Je ein Bereich der Vielzahl von ersten, insbesondere optisch aktiven, Bereichen der Halbleiterstruktur kann dabei beispiels weise einen Teil je eines optoelektronischen Bauelements bil den. Entsprechend kann die Halbleiterstruktur aus einer Viel-zahl von einzelnen optoelektronischen Bauelementen gebildet sein, die anschließend durch beispielsweise einen Ätzprozess durch die Epitaxie-Schichten oder durch Laserschneiden und an schließendes Substratentfernen vereinzelt werden können.

Die Vielzahl von ersten Bereichen ist dabei beispielsweise kreisförmig ausgebildet. Im Vergleich zu einer quadratischen m-LED Struktur hat das Nichtvorhandensein von Ecken zur Folge, dass das Einbringen von Störstellen und das Quantenwellinter-mixing entlang der Berandung der späteren m-LED homogener er-folgt. Dies wiederum bedeutet, dass nichtstrahlende Rekombina tion im Randbereich des zweiten Bereichs reduziert werden kann und dementsprechend die Leistung eines jeden einzelnen opto elektronischen Bauelementes erhöht werden kann.

Kreisförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass auch ein Viel eck mit einer Eckenanzahl größer/gleich 6 Ecken möglich ist, also beispielsweise 8, 10 oder mehr Ecken, da für diese Form bereits ein positiver Effekt der Leistungssteigerung eines opto-elektronischen Bauelementes zu erkennen ist. Ebenso kann der Begriff kreisförmig auch elliptische, sowie ovale und weitere rundlich konvexe Formen umfassen.

Durch lokales Aufbringen einer Maske auf die Halbleiterstruktur und mithilfe von beispielsweise einem Diffusionsvorgang gelangt ein zweiter Dotierstoff bereichsweise in die aktive Schicht und ein QWI tritt im entsprechenden Bereich im vorhandenen Quanten-well auf. Der Bereich, in dem das Quantenwellintermixing statt findet, bildet den mindestens einen zweiten Bereich. Die Halb-leiterstruktur umfasst entsprechend einen zweiten Dotierstoff, insbesondere einen zu dem in der p-dotierten zweiten Schicht angeordneten ersten Dotierstoff unterschiedlichen Dotierstoff, welcher im Wesentlichen gleichmäßig in dem mindestens einen zweiten Bereich angeordnet ist.

In der Vielzahl von ersten Bereichen wird durch das Aufbringen der Maske ein QWI hingegen weitestgehend verhindert. Genauer gesagt tritt in der Vielzahl von ersten Bereichen kein Quanten wellintermixing auf. Entsprechend ist nach dem Diffusionsvor-gang weitestgehend kein zweiter Dotierstoff in der Vielzahl von ersten Bereichen angeordnet und somit ist entsprechend auch kein zweiter Dotierstoff in der aktiven Schicht im Quantenwell im Bereich der ersten Bereiche angeordnet.

Die Aufteilung in erste und zweite Bereiche und das damit ver bundene QWI ermöglicht es im späteren Betrieb der Endvorrich tungen, insbesondere der m-LEDs, die ersten Bereiche als optisch aktive Bereiche zu verwenden. Entsprechend wird im Folgenden in Bezug auf die ersten Bereiche von den ersten optisch aktiven Bereichen gesprochen.

Durch dieses störstellen-induzierte lokale Quantenwellintermi-xing im mindestens einen zweiten Bereich, jedoch nicht in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen, werden in der aktiven Schicht elektronische Barrieren durch die sich verän-dernde Bandstruktur gebildet, die eine laterale Bewegung von Ladungsträgern im Quantenwell in der aktiven Schicht der Halb leiterstruktur auf die Vielzahl von ersten optisch aktiven Be reichen der aktiven Schicht begrenzen. Dadurch wird beispiels weise weitestgehend verhindert, dass Strom zum Betreiben eines optoelektronischen Bauelementes in den Randbereichen des opto elektronischen Bauelements, also durch den den ersten Bereich umschließenden zweiten Bereich, fließt. Da in den Randbereichen einer vereinzelten m-LED Struktur häufig nicht strahlende Re kombinationszentren existieren, werden die Ladungsträger somit von diesen Randbereichen ferngehalten, was zu einer verbesser ten Leistung der Bauelemente führt.

In der Praxis hängt das Einbringen der Störstellen und damit das Quantenwellintermixing allerdings von der Größe der offenen Fläche ab, über die der zu diffundierende Stoff eingebracht wird. Entsprechend entstehen auf der Halbleiterstruktur bei ei ner hexagonalen Anordnung der Vielzahl von ersten optisch ak tiven Bereichen in den Zwischenräumen von jeweils drei im Drei eck angeordneten ersten optisch aktiven Bereichen größere Flä-chen, also lokale Maxima mit einer höheren Störstellenkonzent ration, als in den Flächen, die direkt zwischen zwei benachbar ten ersten optisch aktiven Bereichen liegen. Diese Maxima re sultieren daraus, dass der Diffusionsvorgang im Bereich von größeren, mit dem zweiten Dotierstoff beaufschlagten Flächen effizienter abläuft, als in kleineren Zwischenräumen zwischen zwei von beispielsweise einer Maske bedeckten ersten optisch aktiven Bereichen. Dieser Effekt ist in einigen Situationen unerwünscht, da es zur Verbesserung der Niedrigstromeffizienz der optoelektronischen Bauelemente wichtig ist, ein sehr homo-genes Diffusionsmuster in der Halbleiterstruktur zu erzielen.

Entsprechend wird in einem weiteren Aspekt eine Halbleiterstruk tur vorgestellt, die eine n-dotierte erste Schicht, eine mit einem ersten Dotierstoff versetzte p-dotierte zweite Schicht und eine aktive Schicht umfasst. Letztere ist zwischen der n-dotierten ersten Schicht und der p-dotierten zweiten Schicht angeordnet und weist mindestens einen Quantenwell auf. Erfin dungsgemäß kann die aktive Schicht in eine Vielzahl von ersten Bereichen, insbesondere optisch aktiven Bereiche, mindestens einen zweiten Bereich und mindestens einen dritten Bereich un-terteilt werden. Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Berei chen und der mindestens eine zweite Bereich grenzen dabei ins besondere aneinander an. Weiterhin sind die mehreren ersten optisch aktiven Bereiche in einem hexagonalen Muster zueinander beabstandet angeordnet und werden von dem mindestens einen zwei-ten Bereich, der ein QWI aufweist, umschlossen. Zusätzlich ist der mindestens eine dritte Bereich in den Zwischenräumen zwi schen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen und dem zweiten Bereich angeordnet und grenzt dabei insbesondere an den mindestens einen zweiten Bereich an.

Im Unterschied zu vorstehend beschriebenem Aspekt ist die aktive Schicht dabei neben der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen und dem mindestens einen zweiten Bereich in den min destens einen dritten Bereich unterteilt.

Der mindestens eine dritte Bereich ist dabei derart angeordnet, dass die Bereiche, in denen lokale Maxima mit einer höheren Störstellenkonzentration entsprechend vorstehend beschriebenem Aspekt auftreten würden, für das Quantenwellintermixing bei-spielsweise durch das Aufbringen einer Maske unzugänglich ge macht werden und in diesen Bereichen, wie auch in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen somit weitestgehend kein Quantenwellintermixing auftritt . Entsprechend ist nach dem Dif fusionsvorgang in dem mindestens einen dritten Bereich wie auch in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen weitest gehend kein zweiter Dotierstoff angeordnet.

Weiterhin umschließt der mindestens eine zweite Bereich die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen derart, dass jeder der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen von einem Teil des mindestens einen zweiten Bereichs oder jeweils einzeln von einem von einer Vielzahl von zweiten Bereichen konzentrisch umschlossen ist. Entsprechend ergibt sich der mindestens eine zweite Bereich beispielsweise aus zusammenhängenden Ringsegmen ten, die jeweils um einen der Vielzahl von ersten optisch ak tiven Bereichen angeordnet sind, oder aus einer Vielzahl von ringförmigen Einzelflächen, die jeweils konzentrisch um einen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen angeordnet sind. Ebenso kann der Begriff ringförmig auch kreisförmige, elliptische, sowie ovale und weitere rundlich konvexe Formen umfassen, die um die Vielzahl von ersten optisch aktiven Berei chen im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind und diese vollumfänglich umschließen.

Der mindestens eine dritte Bereich grenzt dabei an den mindes tens einen zweiten Bereich an. Entsprechend kann der mindestens eine dritte Bereich eine zusammenhängende netzartige Fläche aufweisen, die um die Vielzahl der ringförmigen zweiten Bereiche angeordnet ist. In einem weiteren Aspekt kann allerdings auch eine Vielzahl von dritten Bereichen jeweils die Form einer Del-toid-Kurve zumindest annähernd abbilden. Diese kann beispiels weise von jeweils genau drei im Dreieck angeordneten zweiten Bereichen, die zumindest annähernd kreis- beziehungsweise ring-förmig ausgebildet sind, gebildet werden. Ebenso kann die Viel zahl von dritten Bereichen kreisförmig ausgebildet sein und jeweils in der Mitte von drei im Dreieck angeordneten ersten Bereichen, die zumindest annähernd kreisförmig ausgebildet sind, angeordnet sein.

Ausschlaggebend bei der Anordnung des mindestens einen dritten Bereichs ist, dass durch beispielsweise das Aufbringen einer Maske wie zum Beispiel eines Dielektrikums oder beispielsweise einer Fotolackmaske, beim Diffusionsvorgang lokale Maxima mit einer höheren Störstellenkonzentration im zweiten Bereich re duziert werden, um somit ein möglichst homogenes Diffusionsmus ter in der Halbleiterstruktur zu erzielen.

Das Quantenwellintermixing kann dabei durch eine Dotierung des zweiten Bereichs mit einem zweiten Dotierstoff wie beispiels weise Magnesium, Zink, oder Cadmium (Mg, Zn, Cd) erzeugt werden. Dies soll allerdings keine beschränkende Auswahl für den Do tierstoff darstellen, sondern jeder weitere dem Fachmann er denkliche Dotierstoff desselben Typs kann für die Dotierung verwendet werden.

Der Diffusionsvorgang zur Erzeugung des Quantenwellintermixings im mindestens einen zweiten Bereich kann in einem weiteren As pekt zur Folge haben, dass der zweite Dotierstoff nicht nur in der aktiven Schicht im zweiten Bereich, sondern auch in der zweiten p-dotierten Schicht und auch zumindest teilweise in einem an die aktive Schicht angrenzenden Bereich der n-dotierten Schicht ausgebildet ist. Dies ist allerdings nicht notwendiger weise so zu verstehen, dass die Bereiche in der zweiten p-dotierten Schicht und in der ersten n-dotierten Schicht, in denen der zweite Dotierstoff ausgebildet ist, deckungsgleich mit dem mindestens einen zweiten Bereich in der aktiven Schicht sind, aber auch eine Deckungsgleichheit ist möglich.

In einem weiteren Aspekt wird eine Halbleiterstruktur vorge schlagen, bei dem der mindestens eine zweite Bereich eine durch das Quantenwellintermixing erzeugte, im Wesentlichen gleichmä ßige Bandlücke aufweist. Dies bedeutet, dass in diesem Bereich die Energie der Bandlücke einen weitestgehend konstanten Wert aufweist und lediglich zu den Rändern des Bereichs hin die Bandlücke größer oder kleiner wird.

Der mindestens eine Quantenwell in der Vielzahl von ersten op tisch aktiven Bereichen und im mindestens einen dritten Bereich weist hingegen eine kleinere Bandlücke als der in dem mindestens einen zweiten Bereich auf. Entsprechend ergibt sich die nach einem der oben genannten Aspekte erzeugte Barriere zwischen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Beriechen und dem zweiten Bereich und zwischen dem mindestens einen dritten Bereich und dem zweiten Bereich. Der Übergang zwischen den Bandlücken kann dabei sowohl als Stufe mit einer scharfen Kante als auch als leicht fließender Übergang möglich sein.

In einem weiteren Aspekt weist die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen und der mindestens eine dritte Bereich eine im Wesentlichen identische Bandlücke auf. Dies resultiert unter anderem daraus, dass der mindestens eine Quantenwell in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen und im mindestens einen dritten Bereich, im Wesentlichen kein Quantenwellinter-mixing aufweist und somit in diesen Bereichen im Wesentlichen auch kein zweiter Dotierstoff auftritt.

Die Halbleiterstruktur, die aus einer Vielzahl von einzelnen optoelektronischen Bauelementen gebildet sein kann, wird ent sprechend einem weiteren Aspekt durch beispielsweise einen Ätz prozess durch die Epitaxie-Schichten oder durch Laserschneiden und anschließendes Substratentfernen in die Vielzahl von opto elektronischen Bauelementen vereinzelt. Der Ausschnitt eines jeden der Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen ist da bei beispielsweise kreisförmig und umfasst mindestens einen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen, sowie einen Ab schnitt des mindestens einen zweiten Bereichs. Der erste optisch aktive Bereich und der zweite Bereich sind dabei insbesondere konzentrisch in dem kreisförmigen Ausschnitt angeordnet. Ent sprechend ergibt sich daraus, dass der mindestens eine dritte Bereich der Halbleiterstruktur nicht Teil der Vielzahl von ein zelnen optoelektronischen Bauelementen ist und somit insbeson-dere den Ausschuss des Vereinzelungsprozesses darstellt.

Bei kleinen Leuchtdioden, insbesondere der Farbe Rot ist eine weitere Miniaturisierung der Chipgröße, insbesondere unter 50 [pm] , infolge nichtstrahlender Rekombination an den Außenkanten der Chips schwierig. Bis dato wurde diese Schwierigkeit bei roten auf dem AlGalnP-Materialsystem basierten Leuchtdioden we nig beachtet, da die Chipgröße von circa 100 pm2 nicht unter schritt wurde. Weiter oben wird mittels Quantenwellintermixing der Anteil der nichtstrahlenden Rekombination reduziert. In den folgenden Aspekten wird ein Konzept vorgestellt, bei dem La dungsträger von einem Rand eines Chips mittels einer magneti schen Stromeinschnürung ferngehalten werden.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein optoelektronisches Bauele-ment, insbesondere eine vertikale p-LED für ein monolithisches p-Display vorgeschlagen. Diese weist einen Schichtenstapel auf, bei dem eine aktive Schicht in einer Ebene verläuft. Eine Haupt bewegungsrichtung von Ladungsträgern, d.h. Elektronen und Lö chern verläuft senkrecht zu dieser Ebene und durch die aktive Schicht. In letzterer finden die gewünschte strahlende Rekom bination statt. Jedoch ist im umlaufende Rand der aktiven Schicht die Defektdichte höher, wodurch diese Defekte zu einer nichtstrahlenden Rekombination führen können. Entsprechend ist ein Magnetisierungselement vorgesehen. Dieses ist ausgebildet, Magnetfeldlinien bereitzustellen, die durch zumindest Teile des Schichtenstapels derart verlaufen, dass die sich bewegenden La dungsträger von Randbereichen von X-Y-Querschnittsflächen des Schichtenstapels ferngehalten werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Reduzierung von nichtstrahlenden Rekombinationen, insbesondere im Bereich einer aktiven Schicht insbesondere einer m-LED vorgeschlagen. Die vertikale m-LED umfasst einen Schichtenstapel, bei dem sich entlang einer X-Y-Ebene erstreckende Schichten sich entlang ei ner zur X-Y-Ebene senkrechten Z-Achse aneinander stapeln, wobei eine Haupt-Bewegungsrichtung von Ladungsträgern entlang der Z-Achse, und insbesondere diese mittig durch X-Y-Querschnittsflä-chen des Schichtenstapels, verläuft. Das Verfahren umfasst den Schritt eines Erzeugens von Magnetfeldlinien, mittels denen die Ladungsträger von Randbereichen von X-Y-Querschnittsflächen des Schichtenstapels ferngehalten werden.

Mittels der vorgeschlagenen Anordnung, werden magnetische Ef-fekte genutzt, um eine laterale Verteilung einer Stromführung innerhalb eines m-LED wirksam zu beeinflussen. Diese soll La dungsträger (d.h. Elektronen oder gegebenenfalls auch Löcher,) von einem Randbereich der aktiven Schicht fernhalten. Somit wird eine Art Elektronenlinse realisiert. Auf diese Weise kann eine Skalierbarkeit zu kleineren Chipgrößen, ermöglicht werden. Nichtstrahlende Rekombinationen an den Chipkanten werden so re duziert .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Magnetisierungsele-ment im Bereich einer aktiven Schicht und/oder entgegen der Haupt-Bewegungsrichtung der Ladungsträger in einem Bereich vor der aktiven Schicht die Magnetfeldlinien auf einen Pol eines Magnetdipols zulaufend oder entlang der Z-Achse verlaufend be reitstellen. Zweckmäßigerweise ist das Magnetisierungselement so angeordnet, dass es Magnetfeldlinien lediglich in den Rand bereichen der X-Y-Querschnittsflächen des Schichtenstapels be reitstellt .

In einer Ausgestaltung umfasst das Magnetisierungselement eine Anzahl entlang einer Mantelfläche des Schichtenstapels verlau fender, insbesondere streifenförmigen, Stromleitungen, wobei ein Stromfluss jeweils einer Stromleitung zum Stromfluss durch das optoelektronische Bauelement, antiparallel bereitgestellt ist. Alternativ kann das Magnetisierungselement mittels einer den Schichtenstapel entlang einer X-Y-Ebene umlaufenden Anzahl von, insbesondere im Bereich der aktiven Schicht und/oder ent gegen der Haupt-Bewegungsrichtung der Ladungsträger in einem Bereich vor der aktiven Schicht angeordneten, Dauermagnetdipo len, geschaffen sein. Anstatt Dauermagnetdipole können auch Elektromagneten verwendet werden, deren Stromfluss insbesondere mittels des Stromflusses durch das optoelektronische Bauelement bereitgestellt sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Magnetisierungsele ment als ein den Schichtenstapel entlang einer X-Y-Ebene umlau fendes magnetisches Material, insbesondere Mangan, im Bereich einer aktiven Schicht und/oder entgegen der Haupt-Bewegungs-richtung der Ladungsträger in einem Bereich vor der aktiven Schicht auf eine Mantelfläche des Schichtenstapels abgeschieden und mittels eines externen Magnetfeldes magnetisiert worden sein .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Schichtenstapel eine elektrisch isolierende und passivierende Beschichtung, insbe sondere der Mantelfläche des Schichtenstapels, aufweisen. Der Schichtenstapel ist in diesem Zusammenhang eine säulenförmige m-LED. Vereinfacht umfasst diese eine p-dotierte Schicht, eine n-dotierte Schicht und eine dazwischen angeordnet aktive Schicht. Letztere kann als Quantenwell oder Multiquantenwell ausgeführt werden. Entsprechende Bauformen einer m-LED mit wei teren Maßnahmen sind Teil dieser Anmeldung. Es versteht sich, dass der hier beschriebene Schichtenstapel oder die hier ver-wendete m-LED durch die in dieser Anmeldung offenbarte Bauformen ersetzt oder ergänzt werden kann. Beispielsweise kann die mag netische Stromeinschnürung gleichzeitig reflektierende Eigen schaften aufweisen, so dass Licht nicht auf der Seitenfläche austreten kann. In einem Aspekt ist es möglich, zwei gegenüber-liegende Seitenflächen reflektierend auszugestalten und zum Stromtransport zu verwenden und auf den zwei anderen Seitenflä chen einen dieelektrischen Spiegel anzuordnen. In einem anderen Aspekt kann eine Auskoppelschicht auf der Oberfläche eine pho-tonische Struktur aufweisen.

Neben der Herstellung eines Hableiters und Maßnahmen zur Ver besserung einer Lichterzeugung beschäftigt sich ein anderer Ge sichtspunkt mit der Lichtabstrahlrichtung . Gerade bei m-Dis-plays und auch für viele Flächenanzeigen soll eine definierte Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Licht, dass in einer m-LED erzeugt wird, soll einerseits nicht mit benachbarten m-LEDs wechselwirken, andererseits sollte das Licht auch ausgekoppelt werden, um so die Lichteffizienz bei gegebener Stromstärke zu optimieren. In den folgenden Aspekten werden verschiedene Maß-nahmen vorgestellt, die eine Verbesserung der Abstrahlcharak teristik eines optoelektronischen Bauelements bzw. einer m-LED durch um die aktive Schicht oder um die m-LED umlaufende re flektierende Schichten bzw. Spiegel erreichen.

Bei einigen m-LED wird Licht seitlich ausgestrahlt. Dieser Ef fekt ist oft nicht wünschenswert, da es zu infolge Übersprechen in benachbarte Pixel zu Störungen oder anderen Effekten kommt die den Seheindruck verschlechtert. Zudem wird die Lichtausbeute geringer. Ebenso wird für viele Anwendungen eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik des Displays gefordert. Das heißt ins besondere, dass das Display von allen Seiten betrachtet gleich hell sein sollte. Eine starke Kantenemission des Chips resul tiert in einer nicht-Lambertschen Abstrahlcharakteristik.

Die kleinsten m-LED-Chips können mit einem vertikalen Design realisiert werden, das heißt, mit je einem Kontakt auf der Chipober- und der Chipunterseite. Um eine vertikale m-LED elektrisch mit einem Substrat zu verbinden, muss an einem (dem Substrat abgewandten oder oberen) zweiten Kontakt der m-LED, ein sogenannter „Top-Kontakt" abgeschieden und strukturiert werden. Dabei wird ebenso eine Planarisierungs- und/oder Pas sivierungsschicht um den Chip eingesetzt.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Arrays mit mindestens einem lichtemittierenden Körper vorgeschlagen. Der lichtemittierende Körper kann unter anderem eine m-LED, ein der hier bereits vorgestellte m-Rod, eine m-LED-Säule oder ein anderes Bauelement sein, dessen Licht auch seitlich mit einem parallelen Anteil zur aktiven Schicht aus-tritt. Bei dem Verfahren wird ein erster Kontaktbereich und ein zweiter Kontaktbereich an einer Seite eines Substrats struktu riert. Der lichtemittierenden Körper wird ebenso auf die Struk tur aufgebracht oder dort durch Strukturierung aus mehreren Halbleiterschichten erzeugt.

Dann wird eine erste Metallspiegelschicht und eine zweite Me tallspiegelschicht aufgebracht, wobei die erste Metallspiegel schicht eine an einem zweiten Kontakt des lichtemittierenden Körpers angebrachte Kontaktschicht mit dem zweiten Kontaktbe reich elektrisch verbindet und die zweite Metallspiegelschicht an einer an dem Substrat angeordneten Reflektorstruktur ausge bildet wird. Die Reflektorstruktur kann aus einer Planarisie rungsschicht mit nachfolgender Strukturierung gewonnen werden. In einigen Aspekten umrahmt die Reflektorstruktur in einem Ab stand den lichtemittierenden Körper. In weiteren Aspekten kann ein Teil der Panarisierungsschicht strukturiert werden, so dass diese den lichtemittierenden Körper umgibt.

Ein optoelektronisches Bauelement weist einen insbesondere mit tels einer ersten Metallspiegelschicht elektrisch kontaktierten lichtemittierenden Körper und eine, diesen insbesondere umlau fende, mit einer zweiten Metallspiegelschicht beschichtete Mikroreflektorstruktur auf.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Array mit mindestens einem lichtemittierenden Körper vorgeschlagen, wobei an einer Seite eines Substrats ein erster Kontakt eines vertikalen lichtemit-tierenden Körpers an einen ersten Kontaktbereich angeschlossen ist. An dergleichen Seite des Substrats ist ein dem Substrat abgewandter zweiter Kontakt des vertikalen lichtemittierenden Körpers an einen zweiten Kontaktbereich mittels einer, insbe sondere semitransparenten, Kontaktschicht und einer ersten Me-tallspiegelschicht angeschlossen. Zudem ist eine Reflektor-Struktur ausgebildet die eine zweite Metallspiegelschicht an ihren Seitenflanken aufweist und die den lichtemittierenden Körper in einem Abstand umgibt. Die Reflektorstruktur umfasst in einigen Aspekten reflektierende Seitenwände. Diese können schräg verlaufen, um das Licht umzulenken. In anderen Aspekten kann die Seitenwand auch einen nicht linearen Verlauf aufweisen, beispielsweisen einen quadratischen oder parabelförmigen.

Die Prozessierung eines zweiten Kontaktes beziehungsweise eines Top-Kontaktes kann genutzt werden, um in einem gleichen Schritt optische Auskopplungsstrukturen auf dem Substrat herzustellen. Ein Top-Kontakt wird hier insbesondere von einem zweiten Kontakt des lichtemittierenden Körpers, einer Kontaktschicht, einer ersten Metallspiegelschicht und einem zweiten Kontaktbereich gebildet. Hier werden mittels der ersten Metallspiegelschicht die an dem zweiten Kontakt des lichtemittierenden Körpers an gebrachte Kontaktschicht mit dem zweiten Kontaktbereich elektrisch verbunden.

Eine optische Auskopplungsstruktur wird hier mittels einer Re flektor-Struktur, insbesondere einer Mikroreflektor-Struktur, ausgebildet, die mittels einer zweiten Metallspiegelschicht, beschichtet ist.

Zur Herstellung eines Top-Kontaktes werden die lichtemittieren den Körper zunächst in eine Planarisierungsschicht eingebettet. Fotolithographisch kann diese an dem zweiten Kontaktbereich für den zweiten Kontakt beziehungsweise für den Top-Kontakt (oberen Kontakt) auf dem Substrat geöffnet werden. Dieser Strukturie rungsprozess wird genutzt, um im gleichen Schritt aus der Plana risierungsschicht Strukturen für Reflektoren, insbesondere m-Reflektoren, auf dem Substrat zu formen. Nach einer Abscheidung einer transparenten Kontaktschicht kann eine strukturierte Auf-bringung einer Metallspiegelschicht als Metallbrücke zwischen zweiten Kontakt und zweiten Kontaktbereich ausgeführt werden.

Dies ist erforderlich, da die Kontaktschicht nicht geeignet ist, um große Höhenunterschiede zu überbrücken. Dieser Metallisie-rungsprozess kann genutzt werden, um gleichzeitig Reflektor-Strukturen zu verspiegeln.

Auf diese Weise wird eine Herstellung von Displays kostengüns tiger und schneller, da herkömmliche separate Lithographie-Pro-zesse zur Ausbildung von Reflektoren entfallen. Infolge einer Bereitstellung von Reflektoren aus einer Planarisierungsschicht mit einer Top-Kontakt-Metallspiegelschicht können Effizienz und Kontrast vergrößert und die Abstrahlcharakteristik des Displays ohne zusätzlichen Prozessierungs-Aufwand verbessert werden.

Einige weitere Aspekte beschäftigen sich vor allem mit der An ordnung und Kontaktierung von vertikalen m-LEDs mit einer trans parenten und elektrischen Deckschicht. Ziel dabei ist es unter anderem bei einer hohen Anzahl von Bildpunkten pro Flächenein- heit die Anzeigeeigenschaften zu verbessern. Aufgrund der räum lichen Position des elektrischen Kontaktes einer vertikalen m-LED an der vom Trägersubstrat weg gerichteten Oberseite wird wie bereits in dieser Anmeldung erläutert erwogen, ein trans-parentes oder zumindest teiltransparentes leitendes Material zu verwenden. Bekannt sind hierfür beispielsweise Materialien wie ITO (Indiumzinnoxid), ein für sichtbares Licht halbleitendes transparentes oder teiltransparentes Mischoxid, jedoch hat diese Material einen relativ großen Flächenwiederstand.

Es wird daher ein Pixelelement in Form einer oder mehrere m-LEDs zum Erzeugen eines Bildpunktes eines Displays vorgeschla gen, das ein flächiges Trägersubstrat aufweist. Ein Trägersub strat kann hier als Backplane oder Trägerfläche verstanden wer-den, das eine mechanisch-stabilisierende Haltefunktion und zu sätzlich eine Zuführung der elektrischen Verbindungen für m-LEDS bereitstellt. Mögliche Materialien für das Trägersubstrat können isolierende Verbindungen sein, aber auch Halbleiter wie beispielsweise Silizium oder auch III-V Halbleitermaterialien. Gemäß einem Beispiel ist das Trägersubstrat flexibel oder bieg sam ausgeführt.

Mindestens eine m-LED ist am Trägersubstrat angeordnet und aus geführt, Licht quer zu einer Trägersubstratebene in eine Rich-tung weg vom Trägersubstrat auszusenden. Hierbei kann die we nigstens eine m-LED beispielsweise durch Kleben, Verschmelzen oder als Ergebnis eines Epitaxieschichtprozesses am Trägersub strat befestigt sein. Die m-LED ist als sogenannter vertikaler Chip ausgeführt, wobei sich mindestens ein Kontakt in einem vom Trägersubstrat entfernten räumlichen Bereich der m-LED befin det. Die wenigstens eine m-LED weist somit an seiner vom Trä gersubstrat weg gerichteten Oberseite einen elektrischen Kon takt auf. Unter einer Oberseite soll hier eine Seitenfläche oder ein Bereich einer Außenfläche der m-LED verstanden werden, wo zumindest ein Teil der Oberseite parallel zur Trägersubstrat ebene gerichtet ist.

Ausgestaltungen der vertikalen m-LEDs sind hier genannt. Dazu gehören unter anderem, aber nicht beschränkt darauf, die oben angesprochenen Paare an Barren mit dazwischen angeordnetem Kon vertermaterial, die aufrechten oder horizontal ausgerichteten m-Rods oder auch die Antennenstruktur. Quantenwellintermixing kann vorgesehen sein, um Ladungsträger von einer Kante oder Rand der aktiven Schicht vorgesehen sein.

Der elektrische Kontakt kann beispielsweise eine metallische oder generell elektrisch leitende Fläche sein. Gedanke ist hier, dass diese Oberfläche mit einer relativ zur Trägersubstratebene darüberliegenden Schicht in Kontakt gelangen soll. Das Pixelele ment weist an der Oberseite des Emitterchips eine zumindest teilweise elektrisch leitende flächige Kontaktierungsschicht auf. Diese ist mit dem elektrischen Kontakt des Emitterchips elektrisch verbunden.

Anders gesagt kann beispielsweise eine zusätzliche Schicht über die wenigstens eine m-LED prozessiert werden, die in direkten Kontakt mit dem elektrischen Kontakt der wenigstens einen m-LED gelangt. Beispielsweise kann sich diese flächige Kontaktie-rungsschicht einstückig über eine Vielzahl von m-LEDs und Pi xelelementen erstrecken. Gemäß einem Beispiel bildet diese Kon taktierungsschicht eine gemeinsame Katode oder eine gemeinsame Anode. Gemäß einem Beispiel beträgt eine Dicke dieser Kontak tierungsschicht zwischen 80 und 150 nm.

Die flächige Kontaktierungsschicht ist für das von der wenigs tens einen m-LED ausgesendete Licht zumindest teilweise trans parent ausgeführt. Dies bedeutet, dass von der wenigstens einen m-LED ausgesendetes Licht zumindest teilweise durch die Kontak-tierungsschicht passieren kann. Hierfür können beispielsweise die bekannten ITO-Materialien verwendet werden. An der Kontak tierungsschicht ist eine Leiterbahn vorgesehen, die elektrisch und flächig mit der Kontaktierungsschicht verbunden ist. Dabei ist die elektrische Leitfähigkeit der Leiterbahn größer als eine elektrische Leitfähigkeit der Kontaktierungsschicht. Die Lei terbahn kann beispielsweise planar oder als ebene Fläche oder Streifen ausgeführt sein.

Das Material der Leiterbahn wird so gewählt, dass sie bessere elektrische Leitungseigenschaften aufweist als beispielsweise das ITO-Material . Die Leiterbahn soll mit anderen Worten schlechter leitende räumliche Bereiche der Kontaktierungs schicht überbrücken und so einen insgesamt verringerten elektri schen Widerstand, auch als verbesserte Querleitfähigkeit be zeichnet, über die Kontaktierungsschicht bewirken. Die Leiter bahn soll hierfür mindestens an zwei voneinander entfernten Punkten mit der Kontaktierungsschicht verbunden sein, um durch die erhöhte Leitfähigkeit der Leiterbahn einen Gesamtwiderstand der Anordnung aus Leiterbahn und Kontaktierungsschicht zwischen diesen beiden Punkten zu verringern.

Eine Leiterbahn kann beispielsweise als Stromschiene, Vertei lerschiene oder ähnliche elektrisch leitende Struktur verstan den werden. Gemäß einem Beispiel ist die Leiterbahn als räumlich abgegrenzte Struktur als Teil der Kontaktierungsschicht selbst ausgeführt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass innerhalb der Kontaktierungsschicht verschieden strukturierte oder mit einer veränderten Material- oder Stoffkombination versehene Be reiche vorgesehen sind, die eine verbesserte elektrische Leit fähigkeit aufweisen. Ein Material der Leiterbahn kann beispiels weise Silber, Aluminium, Gold, Chrom oder Nickel-Vanadium auf weisen .

Gemäß einem Beispiel kann die Kontaktierungsschicht in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbart angeordneten m-LEDs an geordnet sein. Mit anderen Worten ergeben sich durch den Aufbau und die Anordnung der m-LEDs zwischen den jeweiligen m-LEDs Zwischenräume, die vorteilhaft für die Aufnahme der Kontaktie rungsschicht vorgesehen werden kann. Gemäß einem Beispiel ist der elektrische Kontakt der wenigstens einen m-LED an einer Seitenfläche der wenigstens einen m-LED angeordnet. Mit anderen Worten kontaktiert die Kontaktierungsschicht den Kontakt der wenigstens einen m-LED beispielsweise im Bereich des Zwischen raums zwischen zwei m-LEDs .

In einem Aspekt ist die Leiterbahn zwischen zwei auf dem Trä gersubstrat benachbart angeordneten m-LEDs außerhalb eines pri-mären Abstrahlbereiches der m-LEDs angeordnet. Die Überlegung ist hier, dass die m-LED aufgrund seines Aufbaus einen großen Anteil des Lichts quer zur Trägersubstratebene und weg von die ser Trägersubstratebene abstrahlt. Hierbei kann es wünschens wert sein, dass ein hoher Anteil des Lichts möglichst senkrecht, also mit einer kegelförmigen oder idealerweise lambertschen Ab strahlcharakteristik abgestrahlt wird.

Daraus ergibt sich ein Bedürfnis, unerwünschte Lichtanteile au ßerhalb dieses vorteilhaften primären Abstrahlbereiches zu un-terdrücken, um Crosstalk, Übersprechen und unerwünschte Refle xionen zu vermeiden. Aus diesem Grund sollen die meist licht-intransparenten Leiterbahnen diesen primären Abstrahlbereich nicht verschatten oder einschränken und werden daher vorteil haft außerhalb dieses primären Abstrahlbereiches oder Abstrahl-korridors angeordnet. Dies kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass durch die Zwischenräume zwischen den m-LEDs ein hierfür geeigneter räumlicher Bereich geschaffen wird.

In einem Aspekt ist die Leiterbahn ausgestaltet, zur Strahlfor mung der wenigsten einen m-LED Lichtanteile des von der wenigs tens einen m-LED emittierten Lichts außerhalb des primären Ab strahlbereiches zu absorbieren und/oder zu reflektieren. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass neben der Funktion einer ver besserten elektrischen Leitfähigkeit zusätzlich eine Absorpti onsfunktion oder Reflexionsfunktion der Leiterbahn in Bezug auf das von der m-LED ausgesendete Licht genutzt werden kann.

Die Leiterbahn wird also bewusst in einem Bereich um den pri mären Abstrahlbereich der wenigstens einen m-LED platziert, so-dass ein strahlformender Effekt erreicht wird. Beispielsweise kann die Leiterbahn als ringförmig um einen Bereich der wenigs tens einen m-LED verlaufende flächige Leiterstruktur ausgeführt sein. Bei Verwendung von drei m-LEDs als Subpixel, die jeweils ein Pixel bilden, kann die Leiterstruktur um jedes Pixel ver laufen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Strahlformung dadurch erreicht werden, dass ein Durchbruch in der Leiterbahn vorgesehen ist, durch den das emittierte Licht passieren kann.

Um eine verbesserte Absorption von unerwünschten Lichtanteilen außerhalb eines primären Abstrahlbereiches einer m-LED zu er reichen, weist gemäß einem Aspekt die Leiterbahn an ihrer zum Trägersubstrat gerichteten Seite eine lichtabsorbierende Schicht auf. Dies kann, gemäß einem Beispiel eine separat auf gebrachte Schicht eines absorbierenden Materials sein, aber auch durch Oberflächenstrukturen an der Leiterbahn umgesetzt werden. In einem Aspekt erstreckt sich die Leiterbahn flächig über eine Vielzahl von m-LEDs . Zusätzlich sind an der Leiterbahn im Be-reich der jeweiligen primären Abstrahlbereiche der m-LEDs Aus sparungen zum Durchleiten des von den jeweiligen m-LED emit tierten Lichts vorgesehen. Diese Aussparungen können beispiels weise Durchbrüche, Löcher, Spalte oder ähnliche Strukturen sein, durch die das von der m-LED emittierte Licht passieren kann.

Die Leiterbahn kann also mit anderen Worten als eine durchgän gige Schicht oder als ein zusammenhängendes Element bereitge stellt werden. Dies kann unter anderem vorteilhaft komplexere Formen von Durchbrüchen oder Aussparungen zur Strahlformung er-lauben.

In einem Aspekt ist die Leiterbahn auf einer vom Trägersubstrat weg gerichteten Seite der Kontaktierungsschicht aufgebracht. Anders gesagt, befindet sich die Leiterbahn auf einer Oberseite der Kontaktierungsschicht, beispielsweise als im Herstellungs prozess sequenziell nachträglich aufgebrachtes Element. In ei nem weiteren Aspekt ist die Leiterbahn auf einer zum Trägersub strat hingerichteten Seite der Kontaktierungsschicht aufge bracht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass sich die Leiter-bahn vom Trägersubstrat aus gesehen unter einer ITO- Kontaktie rungsschicht befindet.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Leiterbahn auf das Trä gersubstrat aufgebracht. Durch die benachbarte Anordnung von mehreren m-LEDs zueinander ergeben sich entsprechende Zwischen räume. Diese Zwischenräume können bis auf eine Höhe oder Ebene des Trägersubstrates selbst herabreichen. Hierbei ist es denk bar, dass eine Planarisierungsschicht nicht durchgehend ausge führt ist, sondern in dem Bereich dieses Zwischenraumes ausge-spart ist. Ein herstellungstechnischer Vorteil kann nun hierin bestehen, dass die Leiterbahn direkt auf dem Trägersubstrat hergestellt wird und die Kontaktierungsschicht vertikal darüber aufgebracht ist.

Gemäß einem Aspekt ist die wenigstens eine m-LED in einer Ka vität des Trägersubstrates angeordnet und die Leiterbahn ist außerhalb der Kavität angeordnet. Das Trägersubstrat kann also beispielsweise als strukturierte Oberfläche verstanden werden, die nicht durchgängig eben oder planar ausgeführt ist, sondern Eintiefungen aufweist. In diese Eintiefungen oder Gruben werden die m-LEDs platziert, wobei Seitenwände dieser Eintiefungen als Reflexionsfläche für die Strahlformung genutzt werden können. Um Abschattungen und Absorption zu vermeiden, werden eine oder mehrere Leiterbahnen außerhalb der Eintiefung angeordnet.

Gemäß einem Aspekt ist am Pixelelement ein Verbindungselement zur elektrischen Verbindung der Kontaktierungsschicht mit einem Anschlusselement des Trägersubstrats vorgesehen. Die Überlegung kann hier darin gesehen werden, dass eine über dem Trägersub-strat angeordnete Kontaktierungsschicht beispielsweise eine ge meinsame Anode oder eine gemeinsame Katode bildet und folglich elektrisch angeschlossen werden muss. Dies kann dadurch erfol gen, dass ein Anschlusselement mit einem Ende an der Kontaktie rungsschicht elektrisch leitend befestigt ist und mit einem anderen Ende an einer Leiterstruktur des Trägersubstrates be festigt ist. Dieses Anschlusselement kann beispielsweise an ei nem äußeren Randbereich eines oder mehrerer Pixelelemente an geordnet sein.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Herstellung eines oder Mehrerer Pixelelemente für ein Display. Hierzu wird ein einem ersten Schritt ein flächiges Trägersubstrat bereitge stellt und darauf eine Vielzahl von lichtemittierenden Bauele menten hergestellt. Die Bauelemente können mit gängigen Verfah-ren durch Aufbringen, Dotieren und Strukturieren verschiedener Halbleiterschichten erzeugt werden. Typische Materialsysteme sind auf Basis von GaN, einschließlich beispielsweise GaN, GaNP, GaNInP, GaNAlP und weitere. Die Vielzahl der lichtemittierenden Bauelemente weisen eine Hauptabstrahlrichtung auf, die vom Trä-gersubstrat wegzeigt. Zudem wird auf der vom Trägersubstrat abgewandten Oberfläche der Vielzahl von lichtemittierenden Bau elementen jeweils ein elektrischer Kontakt vorgesehen. Weiter hin wird eine zumindest teilweise elektrisch leitende flächige Kontaktierungsschicht aufgebracht, die mit den elektrischen Kontakten Vielzahl der lichtemittierenden Bauelemente elektrisch verbunden ist. Die Kontaktierungsschicht kann in ei nem Aspekt sich über das Trägersubstrat erstrecken und die Bau elemente bedecken. Für das von den Halbleiterbauelementen im Betrieb ausgesendete Licht ist die Kontaktierungsschicht zumin-dest teilweise transparent ausgeführt. Auf der Kontaktierungs schicht wird wenigstens eine Leiterbahn vorgesehen, die mit der Kontaktierungsschicht elektrisch und flächig mit der Kontaktie rungsschicht verbunden ist. Hierbei ist die elektrische Leit fähigkeit der Leiterbahn größer ist als eine elektrische Leit-fähigkeit der Kontaktierungsschicht.

Die weiter oben vorgestellten Aspekte für eine reflektierende Schicht bzw. einen Spiegel können auch auf andere Designs von m-LED Realisierungen angewendet werden, beispielsweise auf die im Folgenden dargestellten vertikalen m-LEDs mit umlaufender Struktur. Für die Herstellung von m-LED- Displays eignen sich verschiedene Designs basierend auf vertikalen beziehungsweise horizontalen m-LED-Architekturen . Dabei kommt es vor allem auf kurze Schaltzeiten bei gleichzeitig ausreichender Stromtrage-fähigkeit an. Gleichzeitig soll das abgestrahlte Licht bereits möglichst kollimiert austreten.

Bei Verwendung von horizontalen m-LEDs werden in der Regel so wohl die Anoden- als auch die Kathoden-Kontakte mittels sepa-rierter metallischer Zuleitungsbahnen realisiert, beide Kon takte liegen auf der Chip-Unterseite. Sowohl für die Kathode als auch für die Anode werden die metallischen Zuleitungsbahnen zu jedem Pixel hingeführt. Bei Verwendung von vertikalen m-LED Chips wird der auf der Chip-Unterseite liegende Anodenkontakt durch separierte metallische Zuleitungsbahnen realisiert, der auf der Oberseite jedes Chips liegende Kathodenkontakt wird hingegen durch eine gemeinsame Kathode realisiert. In beiden Fällen sollten die Zuleitungen möglichst kurz sein, um parasi täre Kapazitäten gering zu halten.

Die m-LEDs werden wie bereits erläutert entweder monolithisch oder auch einzeln hergestellt und dann auf einem Substrat wei terverarbeitet. Das Backplane (im Fall einer Bestückung eines Backplanes; bei monolithischem Aufbau kann dieses auch als Sub-straf dienen oder das Wachstummsubstrat wird durch das Backplane ersetzt) enthält die Ansteuerungselektronik. Bei der Ansteue rung unterscheidet man zwischen Passiv-Matrix-Backplanes mit IC-Schaltungen und Aktiv-Matrix-Backplanes mit TFT-Schaltkrei-sen. Bei Passiv-Matrix-Backplanes mit IC-Schaltungen zur An-Steuerung der Leuchtdiode werden in der Regel die Kathoden- und Anodenzuleitungen direkt zu den Pixeln beziehungsweise in Sub-pixeln geführt. Die Ansteuerung der Pixel beziehungsweise Sub pixel erfolgt über die mikro-integrierten Schaltkreise.

Bei der Realisierung von Aktiv-Matrix-Backplanes erfolgt die Ansteuerung der einzelnen Pixel mittels integrierter TFT-Schaltkreise (TFT = Thin Film Transistor) .

Es wird nun eine Anordnung vorgeschlagen, bei den die Zuleitun-gen kurz gestaltet werden können, umso hohe Schaltzeiten zu erhalten. Zudem ist ein gemeinsamer Kathoden bzw. Anodenan schluss realisiert. Diese Anordnung eignet sich besonders, um Pixel für ein m-Displaymodul zu erzeugen, die wiederum indivi duell adressier- und ansteuerbar sind. Der Aufbau kann zusätz-lieh mit weiteren Maßnahmen ergänzt werden, beispielsweise die oben genannten umlaufenden Spiegelstrukturen. Dadurch wird in einigen Aspekten auch ein optisches Übersprechen in benachbarte Pixel reduziert.

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung, mit einem Sub strat und einem an einer Seite des Substrats fixierten m-LED Rohchip vorgeschlagen. Dieser weist an einer dem Substrat ab gewandten Seite einen elektrischen Kontakt auf, der mittels einer Verspiegelung an einen elektrischen Steuerungskontakt elektrisch angeschlossen ist, wobei die Verspiegelung die den Rohchip zugewandte Substratoberfläche zumindest teilweise be deckt .

Die Verspiegelung übernimmt somit zwei Funktionen. Zum einen dient sie zur Umlenkung von Licht in die Abstrahlrichtung, zum andere übernimmt sie einen Stromtransport. Mittels des gemein samen Deckkontakts beziehungsweise der gemeinsamen Deckelekt rode können schnelle Schaltzeiten für m-Displays realisiert werden. Dies ermöglicht die Bereitstellung von Pulsweitenmodu-lation-Dimm-Konzepten, insbesondere zur Verbesserung einer Pa nel-Effizienz in Kombination mit einer Verbesserung optischer Parameter, wie es beispielsweise eine Winkelabhängigkeit einer Emission und der Kontrast sind.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung wird als erstes ein Substrat mit einer Anzahl von Kontakten auf der Oberfläche bereitgestellt und an einem dieser Kontakte ein m-LED-Rohchip befestigt. Die Befestigung kann herkömmliche Trans fer- und Befestigungstechniken verwenden, die zum Teil in dieser Offenbarung ebenfalls vorgestellt sind. Der m-LED Rohchip ist als vertikaler Rohchip ausgeführt und umfasst auf einer der Substratoberfläche ebenfalls einen Kontakt. Es wird eine Ver spiegelungsschicht auf der Substratoberfläche ausgebildet, die elektrisch mit einem elektrischen Steuerungskontakt auf der Oberfläche des Substrats in Verbindung steht und die Oberfläche wenigstens teilweise bedeckt. In einem letzten Schritt wird eine transparente Deckelektrode auf dem weiteren Kontakt ausgebil det, welche die Verspiegelungsschicht elektrisch kontaktiert.

Weiter lässt sich durch die Verwendung einer Verspiegelung zur Stromaufweitung, zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit und der Schaltzeiten ebenso in Kombination mit Kavitätsstrukturen realisieren. Derartige Kavitäten können dann ebenso der Verbes serung der Auskoppeleffizienz, der Winkelabhängigkeit von Emis-sionen sowie des Kontrasts dienen. Zu diesem Zweck umfasst ein einigen Aspekten das Substrat eine Erhebung, welche den m-LED Rohchips umgibt. Alternativ kann anstatt einer Erhebung auch eine Kavität in der Substratoberfläche vorgesehen werden, in der der m-LED Rohchip angeordnet ist. Neben einem m-LD Rohchip lassen sich auch drei m-LED-Rohchip so umgeben oder anordnen, so dass diese als Subpixel gemeinsam ein Pixel bilden.

In beiden Fällen sind optional abgeschrägten Seitenflächen der Kavität oder der Erhebung mit der Verspiegelung versehen. Diese Struktur ist ähnlich der obengenannten. Der Winkel dieser Sei tenflächen mit der Substratoberfläche kann je nach gewünschter Charakteristik unterschiedliche Werte annehmen. Insbesondere kann dieser sich auch ändern so dass die Seitenflanken einen parabelförmigen oder anderen nichtlinearen Verlauf zeigen. In einigen Aspekten kann die in dieser Anmeldung offenbarte umlau fende Spiegelstruktur verwendet werden. Die Höhe der Erhebung oder die Tiefe der Kavität ist so gewählt, dass der m-LED Roh chip mit der Oberseite der Erhebung oder der Kavität abschlie ßen. Dadurch kann die Deckelektrode abschließen. Dies ist ins-besondere dann zweckmäßig, wenn die Verspiegelung auf der Ober seite angeordnet ist, so dass Deckelektrode auf der Verspiege lungsschicht aufliegt.

In einigen Aspekten ist ein Zwischenraum zwischen m-LED-Rohchips oder auch der Bereich innerhalb einer Erhebung oder eine Kavität mit einer transparenten Isolationsschicht aufgefüllt, welches die Rohchips somit umgibt. Die transparente Isolationsschicht schließt insbesondere auf der Höhe des abgewandten Kontakts des Rohchips ab, so dass die Deckelekektrode auf dem isolierenden Material aufliegt.

In einigen Aspekten umgibt die auf der Substratoberfläche und ggf. umlaufenden Struktur angeordnete Spiegelfläche nicht nur einen, sondern eine Vielzahl von Rohchips. Diese können als redundante Chips ausgeführt sein, so dass bei Ausfall eines Chips der jeweils andere die Funktion übernehmen kann. Durch eine umlaufende angeordnete Spiegelfläche wird eine gleichmä ßigere Abstrahlung erzeugt. Ebenso kann innerhalb der umlaufen den Spiegelfläche mehrere Rohchips zur Erzeugung von Licht un-terschiedlicher Wellenlänge angeordnet sein. Eine umlaufende Spiegelfläche kann verschiedene Pixel voneinander trennen, so dass ein optisches Übersprechen zwischen Pixeln reduziert wird.

Die Verspiegelung ist in Reihe zu der Deckelektrode und dem Steuerungskontakt des Substrats geschaltet und umfasst ein hoch-reflektives Material, insbesondere aus Al, Ag, AgPdCu, Nd, Nb, La, Au, Cu, Pd, Pt, Mg, Mo, Cr, Ni, Os, Sn, Zn sowie Legierungen oder Kombinationen hiervon. Diese weiteren auch den Strom wirk sam auf. Die Deckelektrode kann eine transparente elektrisch leitfähige Oxidschicht, insbesondere ein Material aus ITO, IGZO, aufweisen. Weitere Beispiele für Deckelektrodenmaterial können transparente leitfähige Oxide, wie beispielsweise Metalloxide, Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Indium dotiertes Zinnoxid (ITO), Aluminium dotiertes (AZO) , Zn2SnÜ4, CdSnÜ3, ZnSnÜ3, In4Sn3Üi2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter lei tender Oxide sein.

Die transparente Isolationsschicht kann SiO oder andere hier genannte isolierende transparente Materialien umfassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der direkte elektrische Kontakt der Deckelektrode mit der Verspiegelung mittels einer kontaktierenden Überlappung einer Deckelektrodenfläche und ei ner Verspiegelungsfläche, insbesondere auf der Oberfläche der Erhebung oder an einem Ende einer Ausnehmung oder Kavität, ge schaffen sein. Auf diese Weise ist weiter ein zuverlässiger niederohmiger Kontakt bereitstellbar. Gerade bei mehreren sol cher in Reihe angeordneter Kavitäten oder Erhebungen kann die Deckelektrode an mehreren Verspiegelungsschichten aufliegen.

Dadurch lässt sich der Strom großflächig und an mehreren Posi tionen in die Deckelektrode einbringen.

In einigen Aspekten verläuft die Verspiegelungsschicht entlang der Oberfläche des Substrats und insbesondere teilweise um den oder die m-LED Rohchips. Dadurch wird großflächig auch auf der Substratoberfläche die Reflektion erhöht.

Um eine Kontaktierung zu gewährleisten ist ein direkter elektri-scher Kontakt der Deckelektrode mit der Verspiegelung durch eine Durchkontaktierung oder ein Via des Verspiegelungsmaterials durch eine Planarisierungs- und/oder Isolationsschicht hindurch vorgesehen. Es entfallen zusätzliche Prozessschritte zur Rea lisierung eines metallischen Kontakts zwischen dem leitfähigen Oxid der Deckelektrode zu den Kontaktbereichen auf dem Back plane/Substrat. Es kann eine einfache Brücke vom beispielsweise ITO-Deckkontakt zum CrAl-Kontaktbereich für ein ACF-Bonden ge schaffen werden. Dies kann zu einer weiteren Kosteneinsparung führen. Diese Durchkontaktierung kann ein als Öffnungen reali-siert werden. In anderen Ausführungen kann jedoch auch ein Gra ben oder andere Struktur in der transparenten Isolationsschicht vorgesehen werden dessen Innenwände mit einer leitendend re flektierenden Schicht zur Kontaktierung aufgefüllt werden. Dadurch wird einerseits ein guter elektrischer Kontakt geschaf-fen, andererseits eine reflektierende Struktur erzeugt und ne ben einer guten Lichtreflektion in einigen Bereichen auch ein optisches Übersprechen reduziert.

In einigen Fällen, ist die Isolationsschicht am Rand eines Pi-xels abgeschrägt und es liegt dort die Verspiegelungsschicht frei. Die Deckelektrode erstreckt sich entlang dieser schrägen Fläche und kontaktiert so die Verspiegelungsschicht. Auf diese Weise ist weiter eine kompakte Bauweise bereitstellbar. Die Flanken oder Innenwände der Öffnung weisen einen Winkel je nach gewünschter Abstrahlcharakteristik auf. Diese können den hier offenbarten entsprechen. Auf diese Weise sollen weiter Materi albrüche an Übergangs-Kanten vermieden werden.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Herstellung eines Pixels oder eines m-LED Moduls, welches eine Vielzahl dieser m-LED-Rohchips umfasst, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Jedes Pixel kann in einer Kavität eingebettet oder von einer Erhebung umgeben sein. Die Deckelektrode lässt sich so als ge meinsamen Anschluss für eine Vielzahl derartiger m-LED-Rohchips verwenden. Auf der Deckelektrode können zudem Auskoppelstruk turen vorgesehen werden. Hier wären vor allem die hier offen barten photonischen Strukturen zu nennen, die geeignet sind, Licht weiter zu kollimieren. Auch Konverter lassen sich auf der Deckelektrode anbringen. Auf diese Weise kann ein m-LED-Rohchip Typ verwendet werden, der beispielsweise blaues Licht erzeugt, um dieses mittels der Konverterschicht zu wandeln. In diesem Fall können auf der Deckelekektrode weitere reflektierende Strukturen aufgebaut werden, damit ein optisches Übersprechen in ein anderes Pixel vermieden wird. Zudem sind auch hier wieder photonische Strukturen denkbar, die das konvertierte Licht kol limieren .

Nano-Leuchtdiodenanordnungen die in einer Matrixanordnung auf gebracht sind und vertikale geschichtete Nanosäulen oder Nano Rods umfassen, sind bereits im Zusammenhang mit der stimulierten Emission in der geschlitzten Antennenstruktur in dieser Anmel dung beschrieben. Eine Eigenschaft der Nanosäulen ist ihr hohes Aspektverhältnis, d.h. ihre Höhe im Vergleich zu ihrer Grund fläche, die typischerweise im Bereich von 1 pm2 und kleiner ist.

Gegenüber Leuchtdioden mit planar ausgedehnten Halbleiter schichtenstapeln bietet die Quasi-Eindimensionalität einer Na-nosäule und die daraus folgende verringerte Anforderung an die Gitteranpassung den Vorteil einer flexibleren Materialzusammen- Stellung für die Ausbildung der aktiven Schicht. Daraus resul tiert eine verbesserte spektrale Einsteilbarkeit der Lichtemis sion, die zusätzlich durch den gezielten Einbau von Verspannun gen und die Festlegung der Ausdehnung der aktiven Schicht be-einflusst werden kann. Daraus resultiert die Möglichkeit der oben beschriebenen stimulierten Emission. Allerdings kann auch mit unterschiedlichen Materialsystemen und/oder Verspannungen oder Dotierung Säulen für die Emission verschiedenfarbigen Lichts erzeugt werden.

Je nach Herstellungsvariante werden Nanosäulen ausgehend von einem planaren Halbleiterschichtsystem mit Lagen, die einen un terschiedlichen Leitungstyp (n- oder p-Dotierung) aufweisen, hergestellt. Eine aktive Schicht in dem Halbleiterschichtsystem weist typischerweise eine QuantentopfStruktur auf. Mittels fo tolithografischen Techniken erfolgt dann eine Strukturierung, die mindestens in die Tiefe der aktiven Schicht reicht und die dazu dient, Nanosäulen mit einer lateral begrenzten scheiben förmigen aktiven Zone, aus dem planaren Halbleiterschichtsystem herauszuarbeiten.

Eine zweite Herstellungsvariante für eine Nano-Leuchtdiodenan-ordnung wird durch ein epitaktisches Aufwachsen von Nano-schichtstrukturen in Form aufrecht stehender Nanosäulen aus III-V-Halbleitern, insbesondere (AlxInyGai-x-y) N, ausgehend von einer strukturierten n-Galliumnitiridschicht auf einem Trägersub strat, wie AI2O3, SiC oder ZnO. Die Nanosäulen weisen einen Core-Shell-Aufbau mit einem langgestreckten Kern (core), eine diesen überdeckende aktive Schicht und eine Umhüllungsschicht ( Shell) mit einer vom Material des Kerns abweichenden Ladungsträgerpo larität auf.

Der Bereich zwischen benachbarten Nanosäulen wird mit einem isolierenden Material gefüllt, das als Unterlage einer trans-parenten Kontaktierungsschicht dient. Alternativ kann die obere Kontaktschicht Brückenstrukturen bilden, die luftgefüllte Ab schnitte zwischen den Nanosäulen überspannen.

Ausgangspunkt der folgenden Überlegungen zur Verbesserung einer Nano-Leuchtdiodenanordnung ist eine Anordnung, die ein Trä gersubstrat und eine mit dem Trägersubstrat wenigstens mittel bar verbundene und von diesem aus in eine Längsrichtung weisende Nanosäule aufweist. Bevorzugt liegt eine Matrixanordnung mit mehreren Nanosäulen auf dem Trägersubstrat vor. Dabei weist jede Nanosäule eine Halbleiterabfolge mit mindestens einer aktiven Schicht auf, die elektromagnetische Strahlung erzeugt und so angelegt ist, dass wenigstens ein Teil der Strahlungsemission quer zur Längsrichtung erfolgt. Nach dem vorgeschlagenen Kon zept ist auf dem Trägersubstrat lateral zur Nanosäule eine Re flektorvorrichtung angeordnet, die die Strahlungsemission quer zur Längsrichtung wenigstens teilweise in eine parallel zur Längsrichtung verlaufende Hauptabstrahlrichtung umlenkt. Damit wird der Abstrahlwinkel der Nano-Leuchtdiodenanordnung verrin gert und durch die damit erreichte Vorkollimation eine Strah leinkopplung in im Strahlengang nachfolgende, optische Kompo nenten erleichtert.

Für eine vorteilhafte Ausgestaltung umfasst die Reflektorvor richtung ein erstes reflektives optisches Element und ein zwei tes reflektives optisches Element, die auf unterschiedlichen Seiten einer zugehörigen Nanosäule angeordnet sind. Vorteilhaft ist ferner, jeweils zwischen zwei benachbarten Nanosäulen eine Reflektorvorrichtung vorzusehen.

Die elektromagnetische Strahlung emittierende Nanosäule kann Teil eines Pixels für eine Beleuchtungs- oder Displayvorrich tung sein. Für eine mögliche Ausführung weist jedes Pixel eine einzelne Nanosäule und eine ihr zugeordnete und diese umgebende Reflektorvorrichtung auf. Für eine weitere Ausgestaltung um fasst ein Pixel nach einigen Aspekten mehrere Nanosäulen, wobei die dem Pixel zugeordnete Reflektorvorrichtung die Nanosäulen des Pixels umranden kann. Für eine Ausgestaltungsalternative liegen mehrere Reflektorvorrichtungen innerhalb eines Pixels vor, wobei für jede der Nanosäulen des Pixels eine separate Reflektorvorrichtung vorgesehen ist.

Ein Pixel kann für eine spektrale Anpassbarkeit der Lichtemis sion, beispielsweise als RGB-Pixel, angelegt sein. Für Ausfüh rungen mit mehreren Nanosäulen pro Pixel können diese für un-terschiedliche Farben vorgesehen sein. Denkbar ist sowohl eine Anpassung der aktiven Schicht der jeweiligen Nanosäule oder eine Farbenstellung durch eine lokale Einbettung der Nanosäulen in unterschiedliche Lichtkonversionsmaterialien. Des Weiteren sind die n- und/oder die p-Kontakte strukturiert ausgebildet, sodass ein Pixel und/oder Teile eines Pixels, insbesondere einzelne Nanosäulen oder Nanosäulengruppen, einzeln bestrombar sind.

Für eine Ausführung weist die Nano-Leuchtdiodenanordnung eine Formschicht auf, die monolithisch mit einer Schicht der Halb-leiterabfolge der Nanosäule ausgebildet ist. Diese Schichten können einteilig angelegt sein und resultieren aus einem ge meinsamen Herstellungsverfahren oder aus nacheinander ausge führten Herstellungsschritten mit demselben Substrat.

Zur Verbesserung des Reflexionsgrads weist die Reflektorvor richtung in einigen Aspekten eine metallische Reflexionsschicht und/oder einen Braggspiegel auf. In weiteren Aspekten weist die Ausführung eine Fresnel-Linsenanordnung auf, die in die Reflek torvorrichtung aufgenommen wurde, um die Kollimationswirkung weiter zu verbessern. Ferner wird für eine Weitergestaltung im Strahlengang zwischen der Nanosäule und der Reflektorvorrich tung ein Wellenlängenkonversionselement angeordnet, wobei ein einer ersten Nanosäule zugeordnetes erstes Wellenlängenkonver sionselement zur Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung an-gelegt ist, die sich spektral von der Abstrahlung eines einer zweiten Nanosäule zugeordneten zweiten Wellenlängenkonversions elements unterscheidet. Für eine Ausführungsalternative der Nano-Leuchtdiodenanordnung weist zumindest ein Teil der Nano-säulen eine Lateralrichtung auf, in der keine Reflektorvorrich-tung angeordnet ist. Stattdessen kann in diese Richtung zwischen benachbart angeordneten Nanosäulen ein optisches Trennelement vorgesehen sein.

Das Verfahren zur Herstellung einer Nano-Leuchtdiodenanordnung nach diesen Prinzipien umfasst eine fotolithografische Struk turierung wenigstens einer Formschicht der Reflektorvorrichtung und/oder eine Schicht der Halbleiterabfolge der Nanosäule. Wei terhin ist eine Strukturierung der Reflektorvorrichtung mit ei nem anisotropen Ätzverfahren vorgesehen sowie die Anwendung ei-ner Ätzstoppschicht zur Ausbildung der Nanosäule mit einem hohen Aspektverhältnis. Für ein weiteres bevorzugtes Herstellungsver fahren wird die Formschicht der Reflektorvorrichtung und/oder eine Schicht der Halbleiterabfolge der Nanosäule epitaktisch aufgewachsen . Eine weitere Herstellungsalternative bietet ein Nanostempelverfahren .

Wie bereits mehrfach angesprochen wird zur Verminderung eines Lichtverlustes, das an den Seitenwänden austretende Licht durch eine Reflektorschicht umgelenkt. In einem anderen Ansatz wird eine reflektierende Grenzfläche vorgeschlagen, die direkt auf der Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist. Entsprechend lässt sich dieser Ansatz sowohl in monolithi schen aufbauten als auch bei einzelnen optoelektronischen Bau elementen realisieren. Ebenso kann dieser Ansatz bei einer m-LED-Nanosäule oder einem Halbleiterschichtenstapel vorgesehen, wie sie beispielsweise in der Antennenstruktur vorgeschlagen wird .

In einem Aspekt umfasst eine optoelektronische Vorrichtung we nigstens eine auf Halbleitermaterialien basierende optoelekt ronische Lichtquelle, insbesondere in Form einer m-LED, die eine aktive Zone zur Erzeugung von Licht aufweist, wobei an einer Oberseite der Lichtquelle eine Lichtaustrittsfläche für das er zeugte Licht ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle neben der Oberseite wenigstens eine weitere Grenzfläche aufweist, die die Lichtquelle an der Seite und/oder nach unten begrenzt, und wobei an der Grenzfläche ein dielektrischer Reflektor angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, das erzeugte Licht zu reflektieren.

Im Gegensatz zu oder in Ergänzung zu den anderen Maßnahmen eines reflektierenden Spiegels wird hier ein dieelektrischer Reflek tor direkt auf der Grenzfläche aufgebracht. Ohne den dielektri-sehen Reflektor könnte Licht, das in der Lichtquelle erzeugt wird, zur Seite und/oder nach unten entweichen und insbesondere in ein Material eines Trägers der Vorrichtung gelangen, das die Lichtquelle umgibt. Demgegenüber reflektiert der dielektrische Reflektor wenigstens teilweise Licht, das auf die Grenzfläche auftrifft, wieder zurück in das Innere der Lichtquelle. Durch die Verwendung des elektrischen Reflektors kann somit wenigs tens teilweise verhindert werden, dass Licht zur Seite und/oder nach unten aus der Lichtquelle entweicht. Das zurückreflektierte Licht entweicht im Idealfall, zum Beispiel nach weiteren Refle-xionen, durch die Lichtaustrittsfläche. Durch den dielektri schen Reflektor kann somit die Lichtausbeute gesteigert werden. Gleichzeitig ist das Bauelement sehr klein.

Die Grenzfläche kann eine in Umfangsrichtung um die Lichtquelle umlaufende Seitenfläche und eine Unterseite der Lichtquelle aufweisen, wobei die Unterseite der Oberseite gegenüberliegt. Der dielektrische Reflektor kann ausschließlich an der Seiten fläche oder ausschließlich an der Unterseite angeordnet sein. Alternativ kann der dielektrische Reflektor sowohl an der Sei- tenfläche als auch an der Unterseite angeordnet sein. Mit Aus nahme der Oberseite kann der dielektrische Reflektor daher an der gesamten, die Lichtquelle begrenzenden Grenzfläche angeord net sein. Der dielektrische Reflektor kann somit - mit Ausnahme der Oberseite - die gesamte Lichtquelle umgeben, wodurch eine verhältnismäßig große Steigerung der Lichtausbeute erreicht werden kann.

Der dielektrische Reflektor kann eine, insbesondere periodische oder nicht-periodische, Abfolge von einer Anzahl an übereinan derliegenden Materialschichten aufweisen, wobei wenigstens zwei direkt aufeinanderfolgende Materialschichten unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. Insbesondere kann der dielektrische Reflektor aus einer periodischen Abfolge von zwei alternieren-den, dielektrischen Materialschichten bestehen, die unter schiedliche Brechungsindizes aufweisen. Die Dicke der Materi alschichten kann an eine Wellenlänge des von der Lichtquelle emittierten Lichts angepasst sein, um eine möglichst hohe Re-flektion zu erreichen.

Eine nicht-periodische Abfolge von Materialschichten kann zu mindest in manchen Ausgestaltungen - im Vergleich zu einer pe riodischen Schichtenabfolge - mit dünneren Schichten eine ver gleichbare Spiegelwirkung erzeugen. Insbesondere kann der die-lektrische Reflektor als ein Bragg-Spiegel ausgebildet sein. Bragg-Spiegel sind an sich bekannt. Sie werden auch als distri-buted Bragg reflector, abgekürzt DBR, bezeichnet.

Ein Bragg-Spiegel kann aus einer periodischen Anordnung von zwei alternierenden, dünnen Materialschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet sein. Meist bestehen die Schichten aus auf Halbleitermaterialien basierenden Dielektrika. An einer Grenzfläche zwischen zwei Materialschichten wird ein Teil des einfallenden Lichts gemäß den sogenannten Fresnelschen Formeln reflektiert. Es bildet sich eine konstruktive Interferenz zwi schen den reflektierten Strahlen aus, wenn die Wellenlänge nahe dem Vierfachen der optischen Wellenlänge in der jeweiligen Ma terialschicht liegt.

Der Wellenlängenbereich, in welchem die Reflexion von Bragg-Spiegeln, insbesondere bei senkrecht einfallendem Licht, sehr hoch ist und zumindest theoretisch bei einer sehr hohen Anzahl von alternierenden Schichten auch 100% erreichen kann, heißt Stoppband. Licht, dessen Wellenlänge innerhalb des Stoppbands eines Bragg-Spiegels liegt, wird zumindest in einem hohen Maße reflektiert und kann im Idealfall nicht durch den Bragg-Spiegel propagieren .

Der als Bragg-Spiegel ausgebildete Reflektor ist daher bevor zugt so ausgebildet, dass die Wellenlänge des von der Licht quelle emittierten Lichts innerhalb des Stoppbands liegt, ins besondere in dessen Mitte. Die Materialschichten des Bragg-Reflektors sind dann von ihrer Dicke her auf die Wellenlänge des emittierten Lichts abgestimmt. Die optische Dicke der Schichten beträgt dabei vorzugsweise ein Viertel der Wellenlänge des emittierten Lichts. Die optische Dicke entspricht dem Pro dukt aus Schichtdicke und optischem Brechungsindex.

Einige Aspekte dieses Konzeptes betreffen auch eine optoelekt ronische Einrichtung, wie zum Beispiel eine Displayanordnung oder ein monolithisches Array oder ein Schweinwerfer, wie bei spielsweise ein Matrix-Scheinwerfer, wobei die optoelektroni sche Einrichtung eine Vielzahl der vorgeschlagenen optoelekt ronischen Vorrichtungen aufweist, wobei die Lichtquellen der optoelektronischen Vorrichtungen arrayartig angeordnet sind. Jede Lichtquelle kann ein Pixel der Displayordnung oder des monolithischen Arrays bilden. Es kann vorgesehen sein, dass jede Lichtquelle Licht in einer Farbe von einer Anzahl an vorgege benen Farben, zum Beispiel rot, grün und blau, emittiert. Jede Lichtquelle kann ein Subpixel eines Pixels bilden, wobei ein Pixel von mehreren Lichtquellen gebildet wird, von denen jeweils eine Lichtquelle Licht in einer der Farben emittiert.

Die Lichtquellen der optoelektronischen Vorrichtungen können in einen Träger eingebettet sein, insbesondere derart, dass nur die Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen freie, außenliegende Oberflächen darstellen, während eine jeweilige Grenzfläche der Lichtquellen von Trägermaterial umgeben ist. Der dielektrische Reflektor einer optoelektronischen Vorrichtung kann sich dabei zwischen der Grenzfläche der Lichtquelle und dem Trägermaterial befinden. Der Träger kann zum Beispiel eine oder mehrere Schich ten von Halbleitermaterialien aufweisen. Die Schichten können elektrische Leitungen umfassen, zum Beispiel in Form von einer oder mehreren Ebenen von Leiterbahnen. Ebenso können elektro nische Schaltungen zur Versorgung der Lichtquellen oder ihrer Ansteuerung vorhanden sein. Beispielsweise kann mittels der Leiterbahnen eine elektrische Stromversorgung der Lichtquellen erfolgen .

Weitere Aspekte des vorgestellten Konzeptes betreffen auch ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung, insbesondere Displayvorrichtung oder Scheinwerfer, bei dem eine auf Halbleitermaterialien basierende, optoelektronische Licht-quelle bereitgestellt wird, wobei die Lichtquelle eine aktive Zone zur Erzeugung von Licht und an einer Oberseite eine Licht austrittsfläche für das erzeugte Licht aufweist, und wobei an wenigstens einer Grenzfläche der Lichtquelle ein dielektrischer Reflektor angeordnet wird, der dazu ausgebildet ist, das er-zeugte Licht zu reflektieren, und wobei die Grenzfläche die Lichtquelle zur Seite und/oder nach unten begrenzt.

Die Grenzfläche kann mit Ausnahme der Oberseite die verbleibende Außenseite der Lichtquelle bilden. Der Reflektor kann die Grenz-fläche ganz oder wenigstens teilweise abdecken.

Ebenso soll ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektroni schen Einrichtung, wie beispielsweise eine Displayanordnung o-der eine Scheinwerferanordnung vorgestellt werden, in einigen Aspekten werden bei dem Verfahren die Lichtquellen einer Viel-zahl von erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtungen ar-rayartig angeordnet und derart in einen Träger eingebettet wer den, dass nur die Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen freie, außenliegende Oberflächen darstellen, während Material des Trä gers die Grenzflächen der Lichtquellen umgibt. Zwischen dem Material des Trägers und einer jeweiligen Grenzfläche einer Lichtquelle kann ein dielektrischer Reflektor angeordnet wer den. Dieser Schritt kann vor der Einbettung einer Lichtquelle in den Träger erfolgen.

Das vorgeschlagene Konzept betrifft auch ein Verfahren zur Her stellung einer optoelektronischen Einrichtung, zum Beispiel ei nes monolithischen Arrays oder eines Scheinwerfers, insbeson dere mit einer Vielzahl der vorgeschlagenen optoelektronischen Vorrichtungen bzw. m-LEDs . Bei dem Verfahren werden eine Viel-zahl auf Halbleitermaterialien basierende, optoelektronische Lichtquellen arrayartig auf einem Träger derart ausgebildet, dass jede Lichtquelle eine aktive Zone zur Erzeugung von Licht und eine freie, außenliegende Oberseite als Lichtaustrittsflä che für das Licht aufweist, und wobei für jede Lichtquelle an wenigstens einer, die Lichtquelle gegenüber einem Material des Trägers zur Seite und/oder nach unten begrenzenden Grenzfläche ein dielektrischer Reflektor angeordnet wird, der dazu ausge bildet ist, das erzeugte Licht zu reflektieren.

Das Anordnen des dielektrischen Reflektors kann umfassen, dass Material für den dielektrischen Reflektor mittels Atomlagenab scheidung aufgetragen wird. Die Methode der Atomlagenabschei dung wird auch als „atomic layer deposition" bezeichnet. Die Materialen zur Bildung des dielektrischen Reflektors können da-bei in extrem dünnen Schichten abgeschieden werden. Es können Schichtdicken realisiert werden, die atomaren Monolagen ent sprechen. Damit ist es möglich, Schichten mit genau definierten Dicken auch auf nicht-planaren (beispielsweise gekrümmten) Oberflächen abzuscheiden. Durch Atomlagenabscheidung lässt sich auf einfache Weise insbesondere ein als Bragg-Spiegel ausgebil deter Reflektor hersteilen.

Als Material für die dielektrischen Schichten des Reflektors mit hohem Brechungsindex können beispielsweise Nb2Ü5, TΊO2, ZrÜ2, Hf02, AI2O3, Ta2Ü5 oder ZnO verwenden werden. Für die dielektri schen Schichten mit niedrigem Brechungsindex können beispiels weise Si02, SiN, SiON oder MgF2 eingesetzt werden.

Das Anordnen des dielektrischen Reflektors kann umfassen, dass das Material für wenigstens eine Schicht des dielektrischen Reflektors mittels eines ersten Verfahrens und dass das Material für die anderen Schichten mittels eines zweiten Verfahrens an geordnet wird. Insbesondere eine direkt an die Grenzfläche einer Lichtquelle angrenzende Schicht kann mittels des ersten Verfah-rens angeordnet werden. Bei dem ersten Verfahren kann es sich beispielsweise um ein Gasphasenabscheidungsverfahren handeln, wie insbesondere CVD (für Chemical vapor deposition) oder PE-CVD (für plasma-enhanced Chemical vapor deposition) . Dadurch können Unebenheiten an der Grenzfläche, beispielsweise eine raue Oberfläche resultierend aus einem Ätzprozess, durch eine kon formere Abscheidung überdeckt werden. Die weiteren Schichten des dielektrischen Spiegels können sodann auf einer glatten Oberfläche erzeugt werden.

Bei dem zweiten Verfahren kann es sich um Atomlagenabscheidung handeln. Dadurch können Schichten für den dielektrischen Re flektor mit definierten Dicken gebildet werden.

Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Einrichtung bzw. ein, insbesondere mit einer Vielzahl der hier vorgestellten optoelektronischen Vor richtungen, wobei bei dem Verfahren auf Halbleitermaterialien basierende, optoelektronische Lichtquellen arrayartig auf einem Träger derart angeordnet werden, dass jede Lichtquelle eine aktive Zone zur Erzeugung von Licht und an der Oberseite eine freie, außenliegende Oberseite als Lichtaustrittsfläche für das Licht aufweist, wobei die Lichtquellen derart angeordnet wer den, dass zwischen benachbarten Lichtquellen an der Oberseite ein zumindest geringfügiger Spalt mit einem dahinterliegenden Zwischenraum vorhanden ist, wobei für jede Lichtquelle an we nigstens einer, die Lichtquelle gegenüber einem Material des Trägers zur Seite und/oder nach unten begrenzenden Grenzfläche ein dielektrischer Reflektor angeordnet wird, der dazu ausge bildet ist, das in der Lichtquelle erzeugte Licht zu reflektie-ren, und wobei die dielektrischen Reflektoren der Lichtquellen dadurch ausgebildet werden, dass, zum Beispiel mittels Atomla genabscheidung, Material für die dielektrischen Reflektoren von der Oberseite her in den jeweiligen Spalt zwischen benachbarten Lichtquellen eingebracht wird und die dielektrischen Reflek-toren in dem jeweiligen, sich hinter einem Spalt befindenden Zwischenraum ausgebildet werden.

Zumindest die Lichtaustrittsflächen der Lichtquellen können ab gedeckt werden, insbesondere mit einer Fotomaske, während die dielektrischen Reflektoren in den Zwischenräumen ausgebildet werden. Die Fotomaske kann nach der Fertigstellung der Reflek toren entfernt werden. Bei dem beispielhaft genannten Schein werfer kann es sich um einen Matrix-Scheinwerfer handeln. Ent sprechend kann es sich bei der Scheinwerferanordnung um eine Matrix-Scheinwerferanordnung handeln.

Ein weiterer Aspekt beschäftigt sich mit einer Verbesserung der Abstrahlcharakteristik einer m-LED, der ein dielektrischer Fil ter mit zusätzlich reflektierenden Seiten aufgesetzt wird. Ein optoelektronisches Bauelement, insbesondere eine m-LED gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst min destens ein Halbleiterelement, einen dielektrischen Filter so wie ein reflektierendes Material. Ferner kann das optoelektro nisches Bauelement Komponenten enthalten, beispielsweise die in dieser Anmeldung beschriebenen Komponenten.

Das mindestens eine Halbleiterelement enthält eine aktive Zone, die zur Erzeugung von Licht ausgebildet ist. Es kann insbeson dere als vertikale oder horizontale m-LED ausgeführt sein. Maß-nahmen wir Quantenwellintermixing und ähnliches sind möglich, um die Effizienz des Bauelementes bereits zu erhöhen. Weiterhin weist das mindestens eine Halbleiterelement eine erste Haupt oberfläche, eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche sowie mindestens eine Seitenfläche auf, die sich zwischen den beiden Hauptoberflächen erstreckt. Bei spielsweise kann das mindestens eine Halbleiterelement drei o-der vier oder mehr Seitenflächen aufweisen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das mindestens eine Halbleiterelement runde Haupt oberflächen aufweist und daher nur über eine Seitenfläche ver-fügt.

Das dielektrische Filter ist oberhalb der ersten Hauptoberflä che des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet und der art ausgebildet, dass er nur Licht, das in vorgebebenen Rich-tungen in den dielektrischen Filter eintritt, transmittiert bzw. durchlässt .

Beispielsweise kann das dielektrische Filter derart ausgestal tet sein, dass er nur Licht in einem vorgegebenen Winkelkegel transmittiert. Der Winkelkegel ist dabei mit seiner Achse senk recht zur ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halblei terelements ausgerichtet. Der Winkel zwischen der Mantelfläche bzw. den Mantellinien des Kegels und der Achse des Kegels, d. h. der halbe Öffnungswinkel des Kegels, kann einen vorgegebenen Wert aufweisen. Beispielsweise kann der halbe Öffnungswinkel des Kegels höchstens 5° oder höchstens 15° oder höchstens 30° oder höchstens 60° betragen. Lichtanteile, die aus dem Halblei terelement in den dielektrischen Filter mit einem Winkel ein-treten, der innerhalb des vorgegebenen Winkelkegels liegt, wer den durchgelassen, die übrigen Lichtanteile werden im Wesent lichen nicht durchgelassen und beispielsweise in das Halblei terelement zurückreflektiert. Dies ermöglicht eine hohe Direk-tionalität des von der optoelektronischen Vorrichtung emittier ten Lichts .

Das dielektrische Filter kann derart ausgebildet sein, dass der Winkelkegel einen sehr kleinen Öffnungswinkel aufweist, was zur Folge hat, dass im Wesentlichen nur Licht, das senkrecht zur ersten Hauptoberfläche aus dem Halbleiterelement austritt, von dem dielektrischen Filter durchgelassen wird.

Das dielektrische Filter kann aus einem Stapel dielektrischer Schichten aufgebaut sein, die durch Beschichtung auf das Halb leiterelement aufgebracht werden und insbesondere eine hohe Transmission aufweisen. Beispielsweise können die dielektri schen Schichten in dem Stapel abwechselnd einen niedrigen und einen hohen Brechungsindex aufweisen. Als Material für die die lektrischen Schichten mit hohem Brechungsindex können bei spielsweise Nb205, Ti02, Zr02, Hf02, A12Ü3, Ta2Os oder ZnO verwen den werden. Für die dielektrischen Schichten mit niedrigem Bre chungsindex können beispielsweise Si02, SiN, SiON oder MgF2 ein gesetzt werden. Der Stapel aus dielektrischen Schichten mit abwechselnd hohen und niedrigem Brechungsindex kann als Bragg-Filter ausgebildet sein. Weiterhin kann das dielektrische Fil ter ein photonischer Kristall sein.

An der oder den Seitenflächen des mindestens einen Halblei terelements und des dielektrischen Filters ist das reflektie rende Material abgeschieden. Es kann vorgesehen sein, dass das reflektierende Material mindestens eine oder mehrere oder sämt liche Seitenflächen des mindestens einen Halbleiterelements be deckt. In gleicher Weise kann das reflektierende Material min destens eine oder mehrere oder sämtliche Seitenflächen des die lektrischen Filters bedecken. In einer Ausgestaltung umschließt das reflektierende Material sowohl das mindestens eine Halblei terelement als auch den dielektrischen Filter seitlich voll ständig .

Das reflektierende Material kann für das von dem mindestens einen Halbleiterelement emittierte Licht oder zumindest einen Wellenlängenbereich dieses Licht reflektierend sein. Folglich wird Licht, das durch die Seitenflächen des mindestens einen Halbleiterelements oder des dielektrischen Filters austritt, wieder zurückreflektiert, wodurch die Effizienz des optoelekt ronischen Bauelements erhöht wird.

Es können auch mehrere Bauelemente vorgesehen sein. Diese weisen ihrerseits eines oder mehrere Halbleiterelemente auf, von denen jedes die oben beschriebenen Eigenschaften besitzt. Auf den Halbleiterelementen ist jeweils ein dielektrischer Filter an geordnet. Zusätzlich sind die Halbleiterelemente von dem re flektierenden Material umgeben. Zusätzlich oder alternative, können auch mehrere Bauelemente mit ihren Halbleiterelementen von einem derartigen Spiegel umgeben sein. Beispielsweise er laubt eine derartige Ausgestaltung, eine Redundanz vorzusehen, so dass bei Ausfall eines Halbleiterelements ein redundantes Halbleiterelement die Funktion übernehmen kann. Die Halblei terelemente können beispielsweise in einem Array, d. h. einer regelmäßigen Anordnung, angeordnet sein.

Das optoelektronisches Bauelement kann in einem Display, d. h. einem Anzeigegerät enthalten sein. Jedes der Halbleiterelemente kann ein Pixel des Displays darstellen bzw. repräsentieren. Weiterhin kann jedes der Halbleiterelemente ein Subpixel eines Pixels darstellen, wobei jedes Pixel aus mehreren Subpixeln gebildet wird, die beispielsweise Licht mit den Farben Rot, Grün und Blau emittieren.

Durch das die einzelnen Halbleiterelemente und die jeweiligen dielektrischen Filter jeweils seitlich umgebende reflektierende Material wird ein hoher Kontrast zwischen benachbarten Pixeln erreicht. Ferner ist eine hohe Pixeldichte möglich. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Halbleiterelemente als m-LEDs ausge führt. Eine m-LED verfügt über kleine laterale Ausdehnungen in der Licht emittierenden Ebene, insbesondere im gm-Bereich. Im Unterschied zu m-LEDs in einem monolithischen Array bilden se parate m-LEDs jeweils eine abgeschlossene Einheit, die einzeln und auch in größerem Abstand zueinander, gesetzt und betrieben werden können. Das von den Halbleiterelementen emittierte Licht kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, Ultraviolett (UV) -Licht und/oder Infrarot (IR) -Licht sein.

Neben Displays kann das optoelektronisches Bauelement gemäß dem ersten Aspekt der Anmeldung beispielsweise auch in AR (augmented reality; deutsch: erweiterte Realität ) -Anwendungen oder in an deren Anwendungen für pixelierte Arrays bzw. pixelierte Licht quellen eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung verlaufen mindestens eine oder meh rere oder sämtliche Seitenflächen des mindestens einen Halblei terelements in der Höhe der aktiven Zone schräg. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil der jeweiligen Seitenfläche einen Winkel mit der ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halblei terelements einschließt, der ungleich 90° und insbesondere klei ner als 90° ist. Das mindestens eine Halbleiterelement kann auf seiner ganzen Höhe angeschrägt sein oder nur teilweise, wobei die aktive Zone auf jeden Fall im angeschrägten Bereich liegen sollte. Die ganz oder teilweise angeschrägten Seitenflächen können eine Grenzfläche zu einer Isolationsschicht mit einem niedrigen Brechungsindex bilden. Durch die angeschrägten Sei tenflächen wird in horizontaler Richtung emittiertes Licht in Richtung der Bauteiloberfläche reflektiert.

Das mindestens eine Halbleiterelement kann einen ersten elektri schen Anschluss und einen zweiten elektrischen Anschluss auf weisen. Beispielsweise kann der eine Anschluss eine Kathode und der andere Anschluss eine Anode darstellen. Weiterhin kann das reflektierende Material elektrisch leitend sein und an den ers-ten Anschluss des mindestens einen Halbleiterelements elektrisch gekoppelt sein. Insbesondere kann der erste Anschluss mit einem n-dotierten Bereich des mindestens einen Halblei terelements verbunden sein. Das reflektierende Material stellt folglich sowohl eine optische Trennung zwischen benachbarten Pixeln her und bewirkt zudem einen elektrischen Kontakt zu dem mindestens einen Halbleiterelement.

Sofern mehrere optoelektronische Bauelemente mit einer Vielzahl von Halbleiterelementen vorgesehen sind, kann das reflektie-rende sowie elektrisch leitende Material, welches die jeweili gen Halbleiterelemente umgibt, untereinander verbunden sein, was es ermöglicht, die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente von extern gemeinsam anzusteuern. Die zweiten Anschlüsse der Halbleiterelemente können in diesem Fall individuell ansteuer-bar sein, beispielsweise über die Unterseite der Halbleiterele mente. Da nur ein Kontakt mit einer guten Auflösung definiert werden muss, ist diese Ausgestaltung von Vorteil bei der Her stellung und erleichtert außerdem die Herstellung von sehr klei nen Pixeln, bei denen die Fläche nicht ausreichend wäre, um zwei voneinander getrennte Kontakte an der Chipunterseite anzubrin gen. Das reflektierende Material kann zum Beispiel ein Metall sein oder enthalten und galvanisch abgeschieden werden.

Unterhalb der zweiten Hauptoberfläche des mindestens einen Halb-leiterelements kann eine reflektierende Schicht angeordnet sein. Dadurch wird Licht, das durch die zweite Hauptoberfläche austritt, wieder in das Halbleiterelement zurückreflektiert und tritt vollständig durch die Oberseite aus des optoelektronischen Bauelements aus . Weiterhin kann die reflektierende Schicht elektrisch leitend sein und an den zweiten Anschluss des min destens einen Halbleiterelements gekoppelt sein. Beispielsweise kann der zweite Anschluss mit einem p-dotierten Bereich des mindestens einen Halbleiterelements verbunden sein. Die reflek tierende Schicht dient folglich neben ihren Reflexionseigen-schäften auch zur Schaffung eines elektrischen Kontakts mit dem mindestens einen Halbleiterelement. Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Anschluss jedes Halbleiterelements individuell ansteuerbar ist.

Für die reflektierende Schicht kann, muss aber nicht das gleiche Material wie für das reflektierende Material verwendet werden. Zum Beispiel kann für die reflektierende Schicht ein Metall verwendet werden.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann die reflektierende Schicht elektrisch isolierend sein und ober halb und/oder unterhalb der reflektierenden Schicht können eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten angeordnet sein, die insbesondere an den zweiten Anschluss des mindestens einen Halb-leiterelements gekoppelt sind. In diesem Fall kann die reflek tierende Schicht beispielsweise ein dielektrischer Spiegel sein und insbesondere über einer Metallschicht angeordnet sein. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dann über eine Durchführung durch die dielektrische Schicht oder über eine Seitenfläche der dielektrischen Schicht. Weiterhin kann eine elektrisch leitende sowie transparente Schicht oberhalb der reflektierenden Schicht, d. h. zwischen dem mindestens einen Halbleiterelement und der reflektierenden Schicht angeordnet sein. Als Material für die elektrisch leitende und transparente Schicht kann bei spielsweise Indiumzinnoxid (englisch: indium tin oxide; kurz: ITO) verwendet werden.

Gemäß einer Ausgestaltung ist unter der elektrisch leitenden und transparenten Schicht, beispielsweise aus Indiumzinnoxid, und dem dielektrischen Spiegel ein Silberspiegel angeordnet. Alternativ können unterhalb des mindestens einen Halbleiterele ments nur eine elektrisch leitende und transparente Schicht, beispielsweise aus Indiumzinnoxid, und ein Silberspiegel ange ordnet sein.

Zwischen dem reflektierenden Material und der reflektierenden Schicht kann ein elektrisch isolierendes erstes Material ange-ordnet sein. Das elektrisch isolierende erste Material kann außerdem mit einer oder mehreren der Seitenflächen des mindes tens einen Halbleiterelements, insbesondere mit dem abgeschräg ten Teil der Seitenflächen, in direktem Kontakt stehen. Ferner kann das elektrisch isolierende erste Material einen niedrige-ren Brechungsindex als das mindestens eine Halbleiterelement, insbesondere als das mindestens eine Halbleiterelement im Be reich der Grenzfläche zu dem elektrisch isolierenden ersten Material, aufweisen. Das elektrisch isolierende erste Material bewirkt folglich eine elektrische Isolierung zwischen den ers-ten und zweiten Anschlüssen des mindestens einen Halbleiterele ments. Außerdem kann Licht an der Grenzfläche zwischen dem min destens einen Halbleiterelement und dem elektrisch isolierenden ersten Material aufgrund des Brechungsindexkontrasts zurückre flektiert werden.

Das elektrisch isolierende erste Material kann beispielsweise aus Si02 bestehen und in einem Abscheidungsverfahren, insbeson dere einem Gasphasenabscheidungsverfahren, beispielsweise mit TEOS (Tetraethylorthosilicat ) , oder einem anderen Verfahren, beispielsweise auf der Basis von Silan, abgeschieden werden, um hohe Aspektverhältnisse auffüllen zu können.

Zwischen dem mindestens einen Halbleiterelement und dem die-lektrischen Filter, d. h. auf der ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements, kann eine Schicht mit ei ner aufgerauten Oberfläche angeordnet sein, die zur Umlenkung von Licht in andere Raumrichtungen oder zur Streuung von Licht ausgebildet ist. Die Schicht kann eine Lambertsche Abstrahlcha-rakteristik aufweisen. Weiterhin kann die Schicht derart aus gebildet sein, dass Lichtanteile mit Winkeln jenseits des Gren zwinkels für Totalreflexion umgelenkt werden, sodass prinzipi ell alle Anteile ausgekoppelt werden können und nicht im Bauteil „gefangen" bleiben.

Die vorstehend beschriebene Schicht kann beispielsweise aus ei ner zufällig oder deterministisch strukturierten Halbleiter oberfläche bestehen. Die Oberfläche kann eine aufgeraute Struk tur mit schrägen Flanken aufweisen, wobei die aufgeraute Struk-tur im Fall von m-LEDs eine Höhe von maximal wenigen 100 nm hat. Die aufgeraute Struktur kann beispielsweise durch Ätzen erzeugt werden .

Es ist weiterhin möglich, auf die vorstehend beschriebene Schicht zu verzichten und stattdessen die erste Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements aufzurauen. Dazu kann beispielsweise eine zufällige oder deterministische Topologie in die erste Hauptoberfläche geätzt werden, um insbesondere eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik zu erzielen. Die aufgeraute erste Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements kann die gleichen Eigenschaften wie die aufgeraute Oberfläche der vorstehend beschriebenen Schicht aufweisen.

Auf der aufgerauten Oberfläche des mindestens einen Halblei-terelements oder der darüber angeordneten Schicht kann eine weitere Schicht, beispielsweise aus S1O2, abgeschieden sein, die einen anderen Brechungsindex wie die darunterliegende Schicht und außerdem eine ebene Oberseite aufweist. Diese zusätzliche Schicht ermöglicht aufgrund ihrer ebenen Oberseite das Aufbrin-gen des dielektrischen Filters und gleichzeitig erhält sie die Funktionalität der darunterliegenden aufgerauten Oberfläche aufgrund des Brechungsindexunterschieds.

Die geringe laterale Ausdehnung eines Pixels von höchstens 50 pm erlaubt eine geringe Höhe des mindestens einen Halbleiterele ments im [pm] Bereich. Insbesondere kann das mindestens eine Halbleiterelement eine laterale Ausdehnung bzw. Kantenlänge von höchstens 50 pm und/oder eine Höhe von höchstens 1 pm bis 2 pm aufweisen .

Wie weiter oben beschrieben kann eine Vorrichtung mehrere opto elektronische Bauelemente enthalten, welche die in der vorlie genden Anmeldung beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen kön nen. Jedes der Halbleiterelemente eines Bauelements kann zusam-men mit dem zugehörigen dielektrischen Filter und der unterhalb des jeweiligen Halbleiterelements angeordneten reflektierenden Schicht seitlich vollständig von dem reflektierenden Material umgeben sein. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Halbleiterele mente in einem Array angeordnet, wobei benachbarte Halblei-terelemente durch das reflektierende Material voneinander ge trennt sind. Folglich bildet das reflektierende Material ein Gitter und benachbarte Halbleiterelemente sind nur durch das Gitter voneinander getrennt.

Wenn das reflektierende Material außerdem elektrisch leitend ist, können die ersten Anschlüsse sämtlicher Halbleiterelemente über das reflektierende Material mit einem gemeinsamen externen Anschluss verbunden sein. Die zweiten Anschlüsse der Halblei terelemente können einzeln ansteuerbar sein.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die mehrere Halb leiterelemente, die jeweils seitlich von dem reflektierenden Material umgeben sind, nebeneinander angeordnet, wobei zwischen benachbarten Halbleiterelementen ein elektrisch isolierendes zweites Material angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch isolierenden zweiten Material um ein Ver gussmaterial handeln.

Das reflektierende Material kann auch bei dieser Ausgestaltung elektrisch leitend sein. Um die ersten Anschlüsse der Halblei terelemente mit einem gemeinsamen externen Anschluss zu verbin den, können sich Leiterbahnen oberhalb und/oder unterhalb und/o der innerhalb des elektrisch isolierenden zweiten Materials er strecken, welche die ersten Anschlüsse der Halbleiterelemente mit dem gemeinsamen externen Anschluss verbinden. Die zweiten Anschlüsse der Halbleiterelemente können einzeln ansteuerbar sein .

Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden An-meldung dient zur Herstellung eines optoelektronischen Bauele ments. Das Verfahren umfasst, dass mindestens ein Halbleiterele ment mit einer aktiven Zone, die zur Erzeugung von Licht aus gebildet ist, bereitgestellt wird, und ein dielektrischer Fil ter oberhalb einer ersten Hauptoberfläche des mindestens einen Halbleiterelements angeordnet wird. Der dielektrische Filter ist derart ausgebildet, dass er nur Licht in vorgebebenen Rich tungen transmittiert . Ferner wird ein reflektierendes Material an mindestens einer Seitenfläche des mindestens einen Halblei terelements und an mindestens einer Seitenfläche des dielektri-sehen Filters angeordnet bzw. abgeschieden.

Das Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrich tung gemäß dem zweiten Aspekt der Anmeldung kann die oben be schriebenen Ausgestaltungen des optoelektronischen Bauelements gemäß dem ersten Aspekt der Anmeldung aufweisen.

Im Folgenden sollen Aspekte zur Prozessierung und Verfahren zur Herstellung einer m-LED oder eines m-Displays bzw. Moduls näher betrachtet werden, wie bereits jedoch im Vorangegangenen erläu tert beinhalten Aspekte zur Prozessierung auch Aspekte zu den Halbleiterstrukturen oder -Materialien und umgekehrt. Insofern sind die folgenden Gesichtspunkte ohne weiteres mit den vorhe rigen kombinierbar.

Bedingt durch den Herstellungsprozess und die äußerst geringen Abmessungen von einzelnen optischen Elemente kann es mitunter dazu kommen, dass aus der Vielzahl der Pixel eines Displays einzelne Pixelelemente defekt sein können. Dieses Problem wirkt sich bei monolithischen m-Displaymodulen verstärkt aus, da De fekte oder Variationen in der Fertigung aufgrund der geringen Größe sehr schnell zu einem Ausfall eines Pixel führen. Wird die Defektdichte zu groß, muss das gesamte Modul ersetzt werden, gerade bei monolithischen Displays lassen sich einzelne Defekte Pixel nicht ersetzen.

Bekannte Lösungen versuchen einen ausgefallenen Bildpunkt bei spielsweise dadurch zu kompensieren, dass umliegende oder an grenzende Bildpunkte auf eine höhere Leuchtkraft eingestellt werden und dadurch zumindest teilweise das fehlende Licht des defekten Pixels kompensiert werden kann. Da in vielen Fällen ein Austausch oder Reparatur dieser defekten Pixel wirtschaft lich und verfahrenstechnisch nicht sinnvoll erscheint, ist es wünschenswert, ein hergestelltes Display trotz vereinzelter de fekter Pixel trotzdem mit ausreichend guter Qualität verwenden zu können.

Die nachfolgend beschriebenen Aspekte zu Pixelelementen mit elektrisch getrennten und optisch gekoppelten Subpixeln können derartige kleine Defekte kompensieren, so dass eine verbesserte Ausbeute bei gleichbleibender Qualität der m-Displays oder m-Displaymodule erreicht wird.

Dabei liegt diesen Aspekten die Überlegung zugrunde, Maßnahmen für die Verhinderung eines optischen Crosstalk geeignet zu ver wenden insofern sind daher die im folgenden vorgeschlagenen Maßnahmen nicht nur für die obige Aufgabe geeignet, sondern eine Reduzierung eines optischen Übersprechens hat weitere Vorteile, wenn m-LEDs gerade in monolithischen Bauelementen benachbart sehr naheliegen und eine gute optische Trennung erreicht werden soll. Bei sehr dicht gepackten monolithischen Arrays bzw. m-Displays oder m-Displaymodulen ist eine saubere optische Tren-nung zwischen den Pixeln notwendig, um zu verhindert, dass das emittierte Licht einer m-LED in einen Bereich eines benachbarten Pixels ausstrahlt. Zum Verhindern des optischen Crosstalks wer den häufig Gräben, oder allgemeiner gesagt, optisch trennende Strukturen zwischen zwei m-LEDs vorgesehen. Während einerseits ein optischer Crosstalk zum Erreichen einer ausreichend guten kontrastreichen Bildqualität unterdrückt werden soll, fällt ge gebenenfalls der Ausfall eines Pixels hierdurch stärker auf.

Es wird daher ein optisches Pixelelement zum Erzeugen eines Bildpunktes eines Displays vorgeschlagen, welches aus mindes tens zwei Subpixeln gebildet ist. Gemäß einem Beispiel sind 2, 4, 6, 9, 12 oder 16 Subpixel pro Pixelelement vorgesehen. Mit anderen Worten wird hier eine Redundanz geschaffen, wobei die zwei Subpixel dieselbe Ansteuerinformation erhalten und bei-spielsweise für die gleiche Wellenlänge ausgeführt sind. Fällt also von diesen mindestens zwei Subpixeln ein Subpixel aus, kann das Pixelelement trotzdem noch das Licht dieser Wellenlänge emittieren. Gemäß einem Beispiel ist eine Leuchtstärke eines Subpixels anpassbar, um die fehlende Lichtmenge eines ausgefal-lenen Subpixels zu kompensieren. Gemäß einem Beispiel werden die Subpixel als sogenannte Felder ausgeführt. Ist ein Pixelele ment beispielsweise als eine rechteckige Struktur ausgeführt, werden die Subpixel innerhalb der Struktur des Pixelelementes durch eine nochmalige Unterteilung in Felder gebildet. Jedes dieser Subpixel in einem Feld kann unabhängig von den Subpixeln anderer Feldern angesteuert werden.

Die Subpixel weisen jeweils einen optischen Emitterbereich auf. Dies soll erreichen, dass jedes Subpixel für sich einzeln an steuerbar und autark funktionsfähig ist. Der Emitterbereich um fasst einen p-n-Übergang, einen oder mehrere Quantenwellstruk turen oder andere zur Lichterzeugung vorgesehene aktive Schich ten auf. Der Emitterbereich ist an seiner Unterseite mit einem Kontakt ausgeführt, der zur Verbindung mit einer Steuereinheit oder Ansteuerelektronik vorgesehen ist.

Die Ansteuerelektronik ist ausgeführt, die einzelnen Pixelele mente sowie die einzelnen Subpixel elektrisch zu steuern. Bei-spielsweise kann die Ansteuerelektronik oder das Steuergerät konfiguriert sein, einen Defekt eines Subpixels zu erkennen und den defekten Subpixel in Folge nicht mehr zu verwenden. Weiter hin kann, gemäß einem Beispiel, die Ansteuerelektronik konfi guriert sein, einen benachbarten Subpixel derart anzusteuern, dass eine Leuchtkraft derart erhöht wird, dass eine Leuchtkraft eines benachbarten ausgefallenen Subpixels kompensiert wird. Hierfür kann in der Ansteuerelektronik beispielsweise eine Spei chereinheit vorgesehen sein, die einen Betriebszustand eines Subpixels speichert. Mit anderen Worten kann hier eine zentrale Erfassung als defekt erkannter Subpixel stattfinden, um gege benenfalls eine Defektkompensation durch Leuchtkraftanpassung oder Zuschalten oder Abschalten von benachbarten Subpixeln oder Pixelelementen durchzuführen. In einer anderen Ausgestaltung kann beispielsweise die Zeit, in der ein Subpixel aktiv ist erhöht werden, um ein ausgefallenes Subpixel zu kompensieren. Wenn hingegen alle Subpixel funktionsfähig sind, kann die An steuerschaltung auch diese alle mit jeweils verminderter Leucht kraft, verminderter Zeitdauer oder auch gemultiplext ansteuern. Eine Benutzung funktionsfähiger Subpixel mit geringerem Strom und/oder Zeitdauer erhöht eventuell die Lebensdauer der Subpi xel .

Um zwei benachbarte Subpixel innerhalb eines Pixelelementes voneinander zu separieren, ist ein Subpixeltrennelement vorge sehen. Dabei wirkt das Subpixeltrennelement in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Emitterchips bzw. die Ansteuerung der Subpixel elektrisch trennend. Mit anderen Worten kann dieses Subpixeltrennelement der Art ausgeführt sein, dass eine elekt-rische Wechselwirkung zwischen den Emitterchips der benachbar ten Subpixel verhindert wird.

Insbesondere durch die Verwendung von Halbleitern und die ge ringen Abstände zwischen den Emitterbereichen der einzelnen Subpixel im [pm] bereich kann eine Ansteuerung eines Emitterchips gegebenenfalls sekundäre elektrische oder elektromagnetische Wirkungen auf räumlich angrenzende oder umliegende Bereiche ha ben. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass ein benachbar ter Emitterchip beim Ansteuern eines primären Emitterchips eben-falls aktiviert werden könnte. Das Subpixeltrennelement ist da her so ausgeführt, dass es ein elektrisches Übersprechen oder elektrischen Crosstalk auf den benachbarten Subpixel und eine eventuelle Aktivierung des benachbarten Subpixels verhindert.

Andererseits soll das Subpixeltrennelement in Bezug auf das emittierte Licht von den Emitterchips der benachbarten Subpixel optisch koppelnd ausgeführt sein, so dass dem visuellen Eindruck einzelne Subpixel seien ausgeschaltet entgegengewirkt wird. Un ter optisch koppelnd soll hier verstanden werden, dass Licht, das von einem primären Emitterchip bzw. einem primären Subpixel erzeugt wird, durch optischen Crosstalk zum benachbarten Sub pixel übertreten kann. Dadurch kann vorteilhaft verhindert wer den, dass durch den Defekt eines Subpixels ein dunkler Punk oder dunkler Fleck entsteht. Stattdessen kann Licht aus dem benach-barten Subpixel übertreten und vom an sich defekten Subpixel ausgehend, in Emissionsrichtung abgestrahlt werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein sichtbarer Effekt eines defekten Subpixels ausgeglichen werden. Das Subpixeltrennelement wirkt daher op tisch nicht trennend wirkt und soll auch nicht erreicht werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn ein Subpixel ausfällt. Durch die fehlende optische Trennung wird dennoch das Pixel als Ganzes wahrgenommen und es ergibt sich kein anderer visueller Eindruck, als wenn beide Subpixel aktiv sind. In einem Aspekt kann das Subpixeltrennelement derart ausgeführt sein, dass es zwar elektrisch trennt, aber nicht optisch bzw. optisch sogar ein Übersprechen fördert. In einer Variante ist das Subpixeltrenn element lediglich bis kurz vor die aktive Schicht der beiden Subpixel oder bis in die aktive Schicht gezogen. Mit anderen Worten, trennt das Subpixeltrennelement zwei anderweitig über gemeinsame Schichten verbundene Subpixelelemente elektrisch auf .

In einem Aspekt weisen die Subpixel eine gemeinsame Epitaxie schicht auf. In vielen Fällen sind Pixelelemente oder ganze Displays derart aufgebaut, dass eine gemeinsame Schicht oder mehrere übereinanderliegende Schichten aufgewachsen werden, die eine Vielzahl von Subpixeln und/oder Pixelelementen untereinan der verbinden. Dies kann beispielsweise auch dazu genutzt wer den, einen gemeinsamen elektrischen Kontakt oder Anschluss be-reitzustellen. Gemäß einem Beispiel weist die Epitaxieschicht Gruppe-III-Elemente Gallium, Indium oder Aluminium sowie Gruppe-V-Elemente Stickstoff, Arsen oder Phosphor auf, bzw. Kombinationen hieraus oder Materialsystemen mit den genannten Elementen auf. Hierdurch kann unter anderem eine Farbe und Wel-lenlänge des emittierten Lichts einer Leuchtdiode beeinflusst werden. Die Epitaxieschicht kann auch aktive Halbleiterschich ten, also beispielsweise einen p-dotierten Bereich und einen n-dotierten Bereich inklusive der aktiven Grenzbereiche aufwei-sen

Beispielsweise wird an einer ersten Seite der Epitaxieschicht quer zu einer Längserstreckung einer Epitaxieschichtebene ein Emitterchip angeordnet. Dessen Licht dann quer durch die Epit axieschicht in Richtung einer zweiten gegenüberliegenden Seite der Epitaxieschicht emittiert und von dort abgestrahlt werden. Das Subpixeltrennelement erstreckt sich grabenartig in die Epi taxieschicht quer zur Epitaxieschichtebene, ausgehend von der ersten Seite der Epitaxieschicht, an der der Emitterchip bzw. die m-LED angeordnet ist.

Mit anderen Worten ist das Subpixeltrennelement hier als Aus nehmung, Spalt, Schlitz oder ähnliche Struktur umgesetzt, wel ches zudem mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt sein kann. Das isolierende Material sollte zudem optisch trans-parent sein, um das optische Übersprechen zu vereinfachen. Dabei ist gemäß einem Beispiel die Länge des Grabens derart gewählt, dass Ansteuersignale an ein Subpixel nicht auf einen sekundären benachbartes Subpixel des gleichen Pixels elektrisch überspre chen. Eine derartige grabenartige Struktur erhöht unter anderem durch den deutlich verlängerten Weg des Stromflusses den elektrischen Widerstand und erzeugt so eine elektrische Ent kopplung .

Die optischen Effekte, die das ausgesendete Licht betreffen, betreffen wiederum einen Bereich der Epitaxieschicht, der wei ter mittig bzw. weiter in Richtung der zweiten entfernten Seite der Epitaxieschicht liegt. Man wählt also die Tiefe des Grabens derart, dass eine elektrische Entkopplung sichergestellt ist, andererseits aber der Graben vor einem Bereich der Epitaxie-Schicht endet, in dem Licht zwischen zwei benachbarten Subpixeln übertragen werden kann. Die Emissionsrichtung des Emitterchips verläuft beispielsweise in Richtung quer durch die Epitaxie schicht, um das Licht an der gegenüberliegenden zweiten Seite auszutreten zu lassen.

Gemäß einem Beispiel verläuft der Graben in einem rechten Winkel relativ zur Epitaxieschichtebene. Diesen Verlauf des Grabens vorausgesetzt, ist gemäß einem weiteren Beispiel eine Länge dl des Grabens kleiner als eine gesamte Dicke der Epitaxieschicht. Hierbei wird angenommen, dass die Epitaxieschicht über eine Vielzahl von Pixelelementen und Subpixeln eine zumindest in etwa gleiche Gesamtdicke aufweist. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Länge dl des Grabens zwischen den Pixelelementen gleich der Dicke der Epitaxieschicht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Graben durchgängig von der ersten Seite der Epitaxie schicht zur zweiten Seite der Epitaxieschicht durchgehend ver läuft. Gemäß einem weiteren Beispiel verläuft der Graben durch gehend schräg durch die Epitaxieschicht in einem Winkel zwischen 0 und 90° relativ zur Epitaxieschichtebene.

In einem Aspekt umfasst jedes Pixelelement bzw. deren Subpi xelelemente mehrere Halbleiterschichten in Form einer Schich tenfolge, wobei zudem eine aktive Schicht zur Erzeugung von Licht vorgesehen ist. Die aktive Schicht kann Quantenwells oder eine andere Struktur umfassen, die zur Erzeugung von Licht vor bereitet ist. In einem Aspekt erstreckt sich eine oder mehrere Schichten über mehrere Pixel oder Subpixel. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass sich die aktive Schicht über mehrere Sub pixel einer Farbe erstreckt.

Gemäß einem Aspekt sind die Subpixel bzw. Pixelelemente unab hängig voneinander elektrisch kontaktierbar und/oder ansteuer bar. Hierzu können beispielsweise an den von einer Epitaxie schicht entfernten Seite der Subpixel Kontaktierungen vorgese-hen sein. Dieses können beispielsweise mechanische Kontakte, Lötverbindungen, Klemmverbindungen oder Ähnliches sein. Ent scheidend ist hier, dass die Subpixel der einzelnen Subpixel ohne wesentliche Wechselwirkung mit den benachbarten Subpixel der angrenzenden Subpixel kontaktierbar und elektrisch betreib-bar sind. Dies kann insbesondere Vorteile für ein Erkennen des Funktionszustandes oder Betriebszustandes eines Subpixels sein, da eine Diagnoseinformation individuell für jeden einzelnen Subpixel generiert werden kann. Ebenfalls zweckmäßig ist es, einzelne Subpixel einzuschalten oder auszuschalten, ohne das benachbarte Subpixel einbezogen werden. Damit lässt sich der thermische oder andere Stress auf die Subpixel bei größeren Intensitäten verringern, da mehrere Subpixel gleichzeitig bei geringerer Intensität betrieben werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt erfolgt die Kontaktierung der ein zelnen Subpixel über ein Trägersubstrat. Das Trägersubstrat soll einerseits eine mechanische Stabilität ermöglichen und anderer seits gleichzeitig die feinen Leiterstrukturen für die indivi duelle Kontaktierung der einzelnen Subpixel integrieren. Auch weitere Elemente wie Ansteuerelektronik oder Treiberschaltungen können in dem Trägersubstrat und insbesondere in Silizium Wafer integriert sein. Diese kann das gleiche Materialsystem, aber auch über Anpassungsschichte ein anderes Materialsystem aufwei sen. Auf diese Weise kann als Trägermaterial auch Silizium ver-wendet werden, dadurch lassen sich insbesondere Schaltungen zur Ansteuerung einfach in diesem Träger realisieren.

Gemäß einem Beispiel kann eine Helligkeit des Pixelelementes dadurch eingestellt werden, dass einzelne Subpixel ausgeschal-tet oder eingeschaltet werden. Als Vorteil kann hier gesehen werden, dass ein alleiniges Ausschalten oder Einschalten bereits eine effektive Helligkeitssteuerung ermöglichen kann. Dies kann beispielsweise eine Ansteuerelektronik oder eine Steuereinheit deutlich vereinfachen. Gemäß einem weiteren Beispiel ist zu-sätzlich eine Leuchtstärke eines oder mehrerer Subpixel des Pixelelementes einstellbar. Hiermit kann in noch feineren Ab stufungen eine Helligkeit, oder in Zusammenspiel mit verschie denen Wellenlängen der Subpixel des gleichen Pixelelementes, ein Farbspektrum genauer eingestellt oder kalibriert werden. Eine Einstellung der Helligkeit kann durch eine PWM Ansteuerung erfolgen. Wenn ein Subpixel ausgefallen ist, kann dennoch eine gleichwertige Helligkeit erreicht werden, indem die PWM Ansteu erung entsprechend verlängert wird. Umgekehrt kann bei intakten Subpixeln die PWM Ansteuerung angepasst werden, wodurch sich die Subpixel in ihrem Effizienzmaximum betreiben lassen und sich eventuell auch ein geringerer thermischer Stress und damit eine längere Lebensdauer ergeben.

Werden beispielsweise in einem Pixelelement acht Subpixel struk-turiert, ist eine Helligkeitsdynamik von 2L3 Stufen erreichbar, ohne weitere Steuergrößen wie beispielsweise Strom oder Ontime zu variieren. Mit anderen Worten kann in dieser Ausführungsva riante eine Dynamik um den Faktor 2L3 gesteigert werden. Dies kann ebenfalls eine Komplexität der Steuerelektronik und damit entsprechende Kosten begrenzen.

In einem weiteren Aspekt wird ein m-Display vorgeschlagen, das eine Vielzahl von Pixelelementen, wie vorgehend und nachfolgend beschrieben, aufweist. Ein solches m-Display kann gemäß einem Aspekt ein optisches Halbleiterdisplay beispielsweise für An wendungen im Augmented Reality Bereich oder im Automotive Be reich sein, bei denen kleine Displays mit sehr hohen Auflösungen Verwendung finden. Ebenso kann ein derartiges Display bei trag baren Geräten wie Smart Watches oder Wearables eingesetzt wer-den.

Zwischen zwei benachbarten Pixelelementen ist eine Pixelele menttrennschicht vorgesehen. Diese ist derart ausgeführt, dass die benachbarten Pixelelemente in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Pixelelemente elektrisch getrennt sind. Weiterhin ist die Pixelelementtrennschicht ausgeführt, in Bezug auf das von den Pixelelementen emittierte Licht eine optische Trennung vollziehen. Unter einer Pixelelementtrennschicht kann zunächst abstrakt jegliche Struktur oder Material verstanden werden, die zwei Pixelelemente voneinander separiert. Üblicherweise werden eine Vielzahl solcher Pixelelemente in einer Ebene, beispiels weise auf einer Trägerfläche, nebeneinander angeordnet und über Kontaktierungen mit einer Ansteuerelektronik verbunden. Auf diese Weise kann ein Display in seiner Gesamtheit gebildet wer-den .

Die elektrische und elektromagnetische Trennung soll sicher stellen, dass ein Pixelelement unabhängig von den benachbarten angrenzenden Pixelelementen angesteuert werden kann und mini-male oder keine elektrische oder elektromagnetische Wechselwir kung, insbesondere keine optische Wechselwirkung stattfindet. Dies ist allein deswegen wichtig, um jeden Bildpunkt unabhängig voneinander zum Darstellen eines bestimmten Bildinhaltes auf dem Display erzeugen zu können. Die optische Trennung wiederum ist notwendig, um eine ausreichende Schärfe und Kontrast bzw. Abgrenzbarkeit der einzelnen Bildpunkte untereinander auf dem Display zu erreichen.

In einem Aspekt weisen mehrere Pixelelemente eine gemeinsame Epitaxieschicht auf. Die Pixelelementtrennschicht ist graben artig ausgeführt und erstreckt sich quer zur Epitaxieschicht ebene in Emissionsrichtung der Emitterchips. Die Pixelelement trennschicht ist also mit anderen Worten als Graben, Spalt, Schlitz oder ähnliche Ausnehmung ausgeführt, die entweder kein festes Material enthält oder beispielsweise ein reflektierendes oder absorbierendes Material aufweist. In einem Beispiel ist das Pixeltrennelement mit einem isolierenden Material gefüllt, in den eine Spiegelschicht eingearbeitet ist. Das isolierende Material trennt zwei benachbarte Pixel elektrisch und das Spie-gelelement verhindert ein optisches Übersprechen. In einigen Ausgestaltungen ist das Spiegelelement auch zu einer Kollima tion des Lichtes vorgesehen oder unterstützt dieses .

Die Pixelelementtrennschicht soll verhindern, dass elektrische oder elektromagnetische Signale von einem Pixelelement zum an deren Pixelelement übertragen werden. Gleichzeitig soll die Pi xelelementtrennschicht erreichen, dass möglichst wenig oder gar kein Licht von einem Pixelelement zu einem benachbarten Pi xelelement ausstrahlt. In einem Beispiel kann die Pixelelement trennschicht allein dadurch gebildet sein, dass zwei separierte Pixelelemente beim Anordnen nebeneinander platziert werden und sich dadurch eine entsprechend isolierende oder reflektierende Grenzschicht ergibt. Gemäß einem Beispiel verläuft der Graben rechtwinklig zur Epitaxieschichtebene, wobei eine Länge der Pi xelelementtrennschicht kleiner oder gleich der Dicke der Epit axieschicht ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Grabentiefe der Pixelele mentrennschicht größer als eine Grabentiefe der Subpixeltrenn schicht. Dies soll insbesondere den Vorteil bieten, dass die Pixelelementtrennschicht sowohl eine elektrische als auch eine optische Trennung durch ihre größere Länge bewirkt. Hingegen wird durch die geringere Grabentiefe zwischen den Subpixeln nur eine elektrische Trennung erreicht, wobei optischer Crosstalk durchaus erwünscht ist. In einigen Aspekten reicht die Tiefe der Pixelelementtrennschicht durch die aktive Schicht zweiter benachbarter Pixel und trennt diese. Zusätzlich kann die Pi xelelementtrennschicht bis an die Abstrahloberfläche oder kurz darunter reichen.

In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Pixelelementes vorgeschlagen. Diesem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, dass bei Inbetriebnahme eines Displays eine optimale Ansteuerung ermöglicht werden soll. Dies kann bei spielsweise bedeuten, dass defekter Subpixel als solcher erkannt werden soll und danach gegebenenfalls keine weitere Ansteuerung mehr erfolgt. Hierdurch können beispielsweise Fehlermeldungen oder Fehlfunktionen vermieden werden. Durch den Aufbau der Pi xelelemente mit den Subpixeln kann erreicht werden, dass indi viduell jedes Subpixel einzelnen angesteuert und geprüft werden kann .

Daher erfolgt in einem ersten Schritt ein Ansteuern eines Sub pixels eines Pixelelementes, beispielsweise durch eine Ansteu erelektronik oder eine Steuereinheit. In einem nächsten Schritt erfolgt ein Erfassen einer Defektinformation eines Subpixels. Mit anderen Worten kann die Ansteuerelektronik derart konfigu riert und ausgestaltet sein, dass eine Fehlfunktion oder ein Defekt erkannt wird. Hierfür kann beispielsweise eine Strom stärke gemessen werden oder andere elektrische Größen ausgewer tet werden.

In einem weiteren Schritt erfolgt ein Speichern der Defektin formation in einer Speichereinheit der Steuereinheit. Diese In formation kann beispielsweise dafür verwendet werden, um eine optimierte Ansteuerung durch die Ansteuerelektronik vorzuneh men. Soll beispielsweise eine bestimmte Leuchtstärke erreicht werden und es ist bekannt, dass ein bestimmtes Subpixel defekt ist, kann die Ansteuerelektronik die benachbarten Subpixel ent sprechend differenziert ansteuern, um beispielsweise eine Lichtstärke zu kompensieren. Im Ergebnis wäre eine vom Pixelele ment emittierte Lichtmenge trotz eines defekten Subpixels exakt oder nahezu unverändert und würde einem Betrachter nicht auf fallen .

In einem weiteren Aspekt des Verfahrens wird das Ansteuern, Erfassen und Speichern für alle einzelnen Subpixel eines Pi xelelementes sequenziell durchgeführt. Mit anderen Worten kann eine Ansteuerelektronik derart konfiguriert sein, dass sie nach einander alle verfügbaren Subpixel über die einzelnen separat adressierbaren Emitterchips prüft und so einen Funktionszustand des gesamten Pixelelementes erfasst. Gemäß einem Beispiel kann dies einmalig beim Einschalten eines Displays oder nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne erfolgen.

Eine Erweiterung von pixelierten oder anderweitigen Emittern, bei denen ein optisches und elektrisches Übersprechen reduziert wird, ist in den folgenden Konzepten vorgestellt.

In herkömmlichen monolithischen Pixelarrays ist es in einigen Aspekten üblich, durch die aktive Zone zu ätzen, ums so die einzelnen Pixel zu trennen und einzeln ansprechen zu können. Der Ätzprozess durch die aktive Schicht bewirkt allerdings De fekte, die einerseits zu erhöhten Leckströmen an den Rändern führen können und andererseits zusätzliche nichtstrahlende Re kombination erzeugen. Bei immer kleiner werdenden Pixeln, ver-größert sich der relative Schadensbereich wirksam. Herkömmli cher Weise wird zur Lösung der Rand der geätzten aktiven Zone mittels verschiedener Verfahren passiviert. Derartige Verfahren sind Wiederaufwachsen (regrowth) , Insitu-Passivierungsschicht-aufbringung, Diffusion von Spezies zur Verschiebung des pn-Übergangs und zur Vergrößerung der Bandlücke um die aktive Zone sowie ein Feuchtätzwaschen zur soweit wie möglichen Entfernung der Schäden.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip wird eine Pixelstruktur mit einer Materialbrücke vorgeschlagen, die zumindest noch die ak tive Schicht umfasst. Dadurch wird eine erhöhte Defektdichte im Bereich der aktiven Schicht verringert.

So umfasst ein Array optoelektronischer Pixel oder Subpixel, insbesondere ein Mikropixel-Emitter-Array, ein Mikropixel-De-tektor-Array, oder ein kombiniertes Mikropixel-Detektor-Emit-ter-Array, ein jeweiliges Pixel bzw. Subpixel, das zwischen einer n-dotierten Schicht und einer p-dotierten Schicht einen eine aktive Zone ausbildet. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist zwischen zwei benachbarten ausgebildeten Pixeln Material der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-do-tierten Seite her bis zu oder in Mantelschichten oder bis zu der oder zumindest teilweise in die aktive Zone unterbrochen oder entfernt. Auf diese Weise sind Materialübergänge mit einer maximalen Dicke dc ausgebildet sind, wodurch elektrischen und/o der optischen Leitfähigkeiten in dem Materialübergang verrin gert sind.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Arrays optoelektronischer Pixel bzw. Subpixel vorgeschla gen, bei dem in einem ersten Schritt entlang des Arrays eine ganzflächige Schichtfolge mit einer n-dotierten Schicht und ei ner p-dotierten Schicht bereitgestellt wird, zwischen denen eine zur Lichtemission geeignete aktive Zone ausbildet wird. An-schließend wird zwischen benachbarten auszubildenden Pixeln Ma terial der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p-dotierten Seite her bis zu oder in undotierte Mantelschichten oder bis kurz vor der oder zu der aktiven Zone entfernt. Das Entfernen kann mittels eines Ätzprozesses durchgeführt werden. Nach dem Entfernen verbleibt jedoch ein Materialübergang zwi schen den benachbarten Pixeln, der die aktive Zone und optional einen kleinen Bereich über, unter oder von beiden Seiten um fasst. Dieser umfasst eine maximale Dicke dc, bei der wirksam eine elektrische und/oder optische Leitfähigkeit durch den Ma-terialübergang verringert ist.

Mit dem vorgeschlagenen Konzept kann so zum einen flächig ein Array von Pixeln erzeugt werden. Durch den Ätzprozess wird Ma terial entfernt, es verbleibt aber ein Materialübergang zwischen benachbarten Pixeln bzw. Subpixeln vorhanden, der die aktive Schicht umfasst. Somit erhöht sich durch den Ätzprozess die Defektdichte im Bereich der aktiven Schicht insbesondere in den Pixelbereichen gerade nicht. Dennoch sind die einzelnen Pixel bzw. Subpixel voneinander optisch und elektrisch getrennt. Es wird somit vorgeschlagen eine Herstellung von Mikropixel-Emit-ter-Arrays und Mikropixel-Detektor-Arrays , die mittels Mikro pixel ausgebildet werden, ohne Ätzen durch die aktive Zone der art auszuführen, dass ein optisches und elektrisches Überspre-chen sowie Leistung- und Zuverlässigkeitseinbußen geätzter ak tiver Zonen vermieden werden. Auf diese Weise werden Ätzdefekte vermieden oder deren Anzahl wird wirksam verringert.

In diesem Zusammenhang bezeichnet Pixel oder Subpixel jeweils eine m-LED, die im Betrieb Licht emittieren. Im Regelfall werden mehrere Subpixel unterschiedlicher Farbe zu einem Pixel, auch als Bild Element bezeichnet zusammengefasst.

Gemäß einer Ausgestaltung kann das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines Füllmaterials ersetzt sein. Mit anderen Worten wird nach dem teilweisen Entfernen des Materials und insbesondere der n- bzw. p-dotierten Schichten der entstandene Raum wieder aufgefüllt, so dass sich eine planare Oberfläche ergibt. Damit können die Funktionen mechanisches Tragen, Bonden und/oder elektrisches Isolieren bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das entfernte Material zumindest teilweise mittels eines eine relativ kleine Bandlücke aufweisenden und damit Licht der aktiven Zone absorbierenden Materials ersetzt ist. Damit wird wirksam ein optisches Über sprechen verringert. Alternativ kann das entfernte Material zu mindest teilweise mit einem Material mit einem großen Brechungs index, insbesondere größer als der Brechungsindex eines der Mantelschichten oder der aktiven Zone, ersetzt werden. Damit können wirksam stark brechende Grenzflächen erzeugt werden, die das Ausbreiten fundamentaler Moden stoppen. Weiterhin alterna tive kann in einem Aspekt kann Licht absorbierendes Material und/oder Material mit großem Brechungsindex an einen jeweiligen Materialübergang aufgebracht werden. Damit beeinflusst das Ma terial eine Wellenleitung im Materialübergang und verhindert so ein Übersprechen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Material mit großem Brechungsindex ausgebildet werden, indem ein den Brechungsindex vergrößerndes Material in ein Füllmaterial, insbesondere bis in eine jeweilige Mantelschicht, eindiffundiert oder implantiert werden. Damit können die Arrays auf einfache Weise ohne Ätzen wirksam hinsichtlich Übersprechen verbessert werden.

Ein anderer Gesichtspunkt betrifft eine Reduzierung des elektri schen Übersprechens. Danach kann ein Material zur Vergrößerung von Lichtabsorption und/oder ein Material zur Vergrößerung des elektrischen Widerstands in die aktive Zone eines jeweiligen Materialübergangs eingebracht werden. Die entsprechenden Ver fahren sind relativ einfach auszuführen. Damit können die Arrays auf einfache Weise ohne Ätzen wirksam hinsichtlich Übersprechen verbessert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann entlang der Material übergänge, an oder in diesen, mindestens eine optische Struktur, insbesondere ein photonischer Kristall und/oder ein Bragg-Spie-gel, erzeugt sein. Dies sind besonders wirksame Elemente zur Verringerung optischen Übersprechens. Ein derartiger photoni scher Kristall oder eine Struktur kann auch benutzt werden um eine Kollimation des Lichtes zu verbessern.

In einem anderen Aspekt kann mittels zweier einander gegenüber-liegenden elektrischen Kontakten eine elektrische Vorspannung (Bias) an den beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge an gelegt und ein elektrisches Feld durch einen jeweiligen Mate rialübergang erzeugt sein. Dies ist ein wirksames Element zur Verringerung optischen Übersprechens. Das elektrische Feld wird in diesem Fall durch Anlegen einer Vorspannung erzeugt. Diese Vorspannung kann beispielsweise aus der Spannung zum Betreiben der Pixel abgeleitet sein oder von dieser stammen. In einigen Aspekten kann ein solches Feld aber auch durch eine inhärente Materialeigenschaft bestimmt werden. So ist in einem Aspekt vorgesehen, dass mittels eines an mindestens einer der beiden Hauptoberflächen der Materialübergänge aufgebrachten oder auf gewachsenen n-dotierten Materials und/oder p-dotierten Materi als ein elektrisches Feld durch einen jeweiligen Materialüber gang erzeugt wird. In das entsprechende Array werden damit elektrische Felder eingebaut, wobei ein Anlegen einer Spannung nicht erforderlich ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die offengelegten Hauptoberflächen der Materialübergänge und/oder offengelegte Oberflächenbereiche der Pixel mittels einer jeweiligen, insbe sondere Siliziumdioxid aufweisenden, Passivierungsschicht elektrisch isoliert und passiviert sein. Auf diese Weise kann wirksam und gezielt Stromfluss durch ausgewählte Bereiche eines Arrays, insbesondere durch den als Wellenleiter wirkenden Ma-terialübergang, verhindert werden. Die Hauptoberflächen der Pi xel können mittels Kontaktschichten elektrisch kontaktiert wer den, so dass dadurch ein vertikales optisches Bauelement erzeugt wird. Eine der Hauptoberflächen kann dabei über eine gemeinsam genutzte Schicht elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können das Material und/oder die Materialübergänge zwischen einem Pixel und dessen benach barten Pixeln zueinander, insbesondere richtungsabhängig, ver schieden ausgebildet sein.

Für die Herstellung eines m-LED Displays scheint es zweckmäßig zu sein, während der Prozessierung Untereinheiten von m-LEDs vorzusehen, diese zu separieren um sie dann weiterverarbeiten zu können. Dadurch können die Untereinheiten zum einen einzeln getestet werden. Bei Ausfall von m-LED in den Untereinheiten muss nicht das ganze m-Display, sondern lediglich die Unterein heit ausgetauscht werden. Zum anderen kann durch eine Anpassung eines Prozessschrittes die Herstellung flexibler gestaltet wer den, so dass sich verschiedene Größen hersteilen lassen. Diese Herangehensweise ist insbesondere als modulare Architektur für m-LEDs geeignet.

Gemäß einem Aspekt der modularen Architektur wird ein Verfahren zur Herstellung von m-LED-Modulen, mit den Schritten vorge-schlagen:

- Erzeugen mindestens eines ein Basismodul bereitstellenden

Schichtenstapels an einem Träger;

- Aufbringen eines ersten Kontakts an einen dem Träger abge wandten Oberflächenbereich des Schichtenstapels;

- Aufbringen eines zweiten Kontakts an einen dem Träger abge wandten Oberflächenbereich einer ersten Schicht.

Alternativ dazu können die folgenden Schritte vorgenommen wer den :

- Erzeugen mindestens eines ein Basismodul bereitstellenden

Schichtenstapels, aufweisend eine an einem Träger ausgebildete erste Schicht, an der eine aktive Übergangsschicht und an dieser eine zweite Schicht ausgebildet wird;

- Offenlegen eines dem Träger abgewandten Oberflächenbereichs der ersten Schicht;

- Anschließen eines ersten Kontakts an einen dem Träger abge wandten Oberflächenbereich der zweiten Schicht;

- Anschließen eines zweiten Kontakts an den dem Träger abge wandten Oberflächenbereich der ersten Schicht.

Entsprechend umfasst dann ein m-LED-Modul mindestens einen ein Basismodul bereitstellenden Schichtenstapel, aufweisend eine an einem Träger ausgebildete erste Schicht, an der eine aktive Übergangsschicht und an dieser eine zweite Schicht ausgebildet ist, wobei ein erster Kontakt an einem dem Träger abgewandten Oberflächenbereich der zweiten Schicht angeschlossen ist, wobei ein zweiter Kontakt an einem dem Träger abgewandten Oberflä chenbereich der ersten Schicht angeschlossen ist.

Auf diese Weise kann ein Basismodul als Grundbaustein eines m-LED-Moduls mit insbesondere einer Kontaktebene für die Kontakte geschaffen werden. Das Basismodul ist Teil eines größeren Sys tems, kann jedoch seinerseits in seiner einfachsten Form eine m-LED umfassen. In einem Aspekt enthält das Basismodul mehrere, wenigstens zwei m-LEDs . Diese können einzeln angesteuert werden oder auch als redundante Form aufgebaut sein. Nach einem Bau stein- oder Baukastenprinzip kann somit eine Aufteilung eines Ganzen in Teile erfolgen, die als Module bezeichnet werden. Mit einer Rechteck- oder einer sonstigen beliebigen Form und einer gemeinsamen Funktion der Lichtemission können die Module ein fach zusammengefügt werden.

Ausgangspunkt ist eine m-LED, mit horizontaler Architektur. Die Größe dieses optoelektronischen Bauelements ist so gestaltet, dass die Anforderungen aus dem Display-Bereich, wo die kleinsten Chipgrößen, bedingt durch sehr enge Pixelabstände, benötigt werden, im Hinblick auf Emissionsfläche (circa 300 pm2 oder weniger) erfüllt werden. Um nun ebenso Anforderungen anderer Applikationen wie Videowall zu genügen, ist die m-LED-Architek-tur derart gestaltet, dass durch eine einfache Anpassung eines Prozessschrittes, und zwar bezüglich der Verwendung einer an deren Maske zur Schichtenstapel- beziehungsweise Mesa-Struktu-rierung, sich Leuchtdioden hersteilen lassen, die aus mehreren Untereinheiten dieser kleinsten m-LED bestehen.

Beispielsweise ist die Basisgröße für ein Basismodul 15 pm x 10 pm. Durch die Maske und eine geeignete Kontaktierung oder Ver einzelung würde sich ebenso einfach ein Bauteil mit 15 pm x 20 pm oder 30 pm x 30 pm hersteilen lassen, was wiederum für verschiedene m-LED Displayanwendungen geeignet ist. Wie bereits erwähnt umfasst ein Bauteil eines oder mehrere Basismodule, welches seinerseits eine oder mehrere m-LEDs umfassen kann.

Die modulare Gestaltung mit dem derzeit kleinsten benötigten Chip als Basiseinheit oder Basismodul, mit der Möglichkeit, diese durch lediglich eine geringe Anpassung in der Prozessie-rung in ein größeres Bauteil mit einem Vielfachen der Abmessun gen der Basiseinheit, des Basismoduls, zu überführen, spart Ressourcen bei der Entwicklung und eröffnet eine gewisse Frei heit in der Produktion derartiger Bauteile. Falls beispielsweise Anwendungen im m-LED Bereich mit einer anderen Helligkeit oder Pixelabständen benötigt werden, kann man die dafür benötigten Chips relativ einfach hersteilen.

In einem Aspekt wird nicht nur die Mesa (Schichtenstapel) anders strukturiert, sondern ebenso eine Kontaktebene. Dazu werden zwar zwei Schritte variiert, jedoch ist es nicht mehr notwendig, sicherzustellen, dass alle Kontaktpads angebunden sind. Mittels der Verwendung einer horizontalen Chiparchitektur können wei tere Prozessschritte zur n-Kontaktanbindung, wie beispielsweise beim vertikalen Chip nach der Montage auf dem Zielsubstrat, vermieden werden. Diese kann die Herstellung vereinfachen und damit die Kosten gegenüber anderen Fertigungstechniken senken.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der zweite Kontakt mittels eines Dielektrikums zur Übergangsschicht und zur zweiten Schicht elektrisch isoliert zu und an dem dem Träger abgewandten Ober flächenbereich der zweiten Schicht verlaufend ausgebildet wer den .

Je nach Anwendungsbedarf werden Basismodule als eine Matrix entlang einer X-Y-Ebene entlang mindestens einer Zeile und ent lang mindestens einer Spalte ausgeführt, wobei Basismodule ei ner jeweiligen Zeile gleich orientiert werden. Die Basismodule zweier benachbarter Zeilen werden falls erforderlich gleich orientiert. Auf diese Weise ist eine elektrische Serienschal tung von Basismodulen einfach ausführbar.

Alternativ werden die Basismodule zweier benachbarter Zeilen entgegengesetzt orientiert, wobei damit gleiche Kontakte zuei nander benachbart angeordnet werden. Auf diese Weise ist eine elektrische Parallelschaltung von Basismodulen einfach reali siert. Da sich bei horizontalen m-LEDs beide Kontakte für n und p auf der Unterseite befinden, ist es vorteilhaft, die Chips reihenweise alternierend anzuordnen. So erreicht man, dass bei einer 2 x X-Konfiguration des Chips die Kontakte für die p-Seite für beide Basiselemente in der Mitte des Chips liegen, die n-Kontakte jeweils außen, wodurch ein potenzielles Kurz schlussrisiko minimiert ist.

Ein Herauslösen des mindestens einen Leuchtdioden-Moduls aus der Vielzahl von Basismodulen erfolgt in einigen Aspekten mit tels einer tiefen Flankenstrukturierung durch die erste Schicht hindurch, insbesondere von der Seite der zweiten Schicht her. Es kann mittels Laserliftoff ausgeführt werden, und zwar von der Seite eines Trägers, die dem Modul abgewandt ist. Ebenso wäre ein Ätzprozess denkbar.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Frage, ob und in wieweit derartige Untereinheiten mit Sensoren versehen werden können. Für m-Displays gerade im Bereich der Augmented Reality aber auch bei Automotive Anwendungen kann es zweckmäßig sein, Sensoren vorzusehen, um Reaktionen oder auch andere Parameter eines Benutzers zu erfassen. Beispielsweise kann bei einer An wendung im Bereich Augmented Reality ein oder mehrere Foto sensoren vorgesehen sein, um die Blickrichtung oder eine Ände rung von einer Blickrichtung zu erfassen. Ebenso kann die Licht menge erfasst werden, um beispielsweise ein Bild aufzuhellen oder zu verdunkeln. Die gleichen Sensoren können auch bei Dis plays bei Automotiveanwendungen eingesetzt werden. Ebenso sind Sensoren möglich, welche die Aufmerksamkeit eines Fahrers er fassen, um gegebenenfalls bei einer detektierten Müdigkeit Maß nahmen zu initiieren.

Die Erfinder haben erkannt, dass zukünftige Displays eventuell keine Sensoren mehr aufweisen, die außerhalb des Displays an geordnet werden. Vielmehr soll die Funktionalität von Sensoren hinter bzw. in einem ganzflächigen m-Display als Alternative zu bisherigen getrennten Lösungen ermöglicht werden.

Dabei wird sich die hier offenbarte Unterteilung in m-LED Module zunutze gemacht. Dabei können redundante Plätze für Subpixel anstatt mit m-LEDs mit Sensoren bestückt werden. Gemäß einem ersten Aspekt wird daher ein m-Display mit einer Zielmatrix vorgeschlagen, die an einem ersten Träger bzw. Endträger aus gebildet ist. Die Matrix bzw. das m-Display weist mit m-LEDs besetzbare Stellen auf. Zusätzlich werden auf einem zweiten Träger bzw. Ersatzträger eine Anzahl von Bauelementen, insbe sondere m-LEDs ausgebildet, sodass eine zu der Zielmatrix glei che Beabstandung von mit Bauelementen besetzbaren Stellen auf weisenden Startmatrix entsteht. Ferner werden die m-LEDs auf dem Ersatzträger zu einer Anzahl von Modulen gruppiert und diese Module von dem zweiten Träger getrennt, wobei die Module an dem ersten Träger in der Zielmatrix derart positioniert und elektrisch angeschlossen sind, dass in dieser eine Anzahl von von Bauelementen unbesetzte Stellen verbleibt, an denen zumin dest teilweise jeweils mindestens ein Sensorelement positio niert und elektrisch angeschlossen ist. Die besetzbaren Stellen der Zielmatrix korrespondieren in einigen Aspekten zu Subpixel plätzen oder Pixelplätzen.

Weiterhin sind nun die in dieser Anmeldung offenbarten Module bzw. Untereinheiten an m-LEDs vorgesehen. Deren Größe bzw. deren Beabstandung entspricht den entsprechenden Parametern der be setzbaren Stellen der Zielmatrix. Die Untereinheiten sind in Module gruppiert und auf der Zielmatrix derart positioniert und elektrisch kontaktiert, dass in dieser eine Anzahl von von Bau elementen unbesetzte Stellen verbleibt, an denen zumindest teil weise jeweils mindestens ein Sensorelement positioniert und elektrisch angeschlossen ist. Somit werden Module bzw. Unterein heiten auf einem Display-Modul oder einem Display positioniert, so dass einige Stellen freibleiben, die so mit Sensoren bestückt werden können. Dadurch werden die Sensoren Teil des Displays. Dies hat mehrere Vorteile. Beispielsweise kann auf das Display fallende Licht direkt gemessen und dann ortsabhängig die Be leuchtungsstärke des Moduls oder sogar einzelner m-LEDs ange passt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines m-Displays vorgeschlagen. Dieses weist eine Zielmatrix mit an einem ersten Träger bzw. Endträger ausgebildeten und mit m-LEDs besetzbare Stellen auf, die in Zeilen und Spalten ange ordnet sind. Die besetzbaren Stellen können Subpixeln entspre chen. Darüber hinaus zeigen die Stellen eine Größe und eine Beabstandung, die im Wesentlichen den hier offenbarten Modulen entsprechen. Mit anderen Worten umfasst die Zielmatrix in Zeilen und Spalten angeordnete und mit Modulen von m-LEDs besetzbare Stellen auf.

Die Module werde nun wie hier offenbart hergestellt, beispiels weise mit flacher und tiefer Mesaätzung und zu Modulen grup piert. Die so erzeugten Module werden von dem Ersatzträger ab genommen und an die freien Plätze auf der Zielmatrix auf dem Endträger positioniert und elektrisch mit dem Endträger verbun den. Bei diesem Vorgang werden jedoch vorher definierte Stellen freigelassen. Diese werden dann mit jeweils mindestens ein Sen sorelement besetzt, welches positioniert und elektrisch ange schlossen wird.

Der Endträger kann Leitungsverbindungen für die Module und die einzelnen m-LEDs aufweisen. Darüber hinaus umfasst der Endträ ger in einigen Aspekten auch mindestens eine Stromquelle und/o der Ansteuerelektronik für die aufgebrachten Module bzw. m-LEDs. In einem weiteren Aspekt enthält der Endträger zudem auch die Elektronik für das Auslesen des wenigstens einen Sensorel ements . Das wenigstens eine Sensorelement kann einen Fotosensor umfassen. Weitere Beispiele finden sich im Folgenden.

Die vorbereiteten Module bzw. Untereinheiten an m-LEDs und der dazugehörige Bereich der Zielmatrix auf dem Endträger müssen gleich gerastert sein bzw. eine gleiche Größe und gegebenenfalls gleiche Periodizität aufweisen. Die Beabstandung sollte die gleiche sein, insbesondere, wenn größere mit mehreren Zeilen oder Spalten aufweisende Module transferiert und auf dem end träger aufgebracht werden.

In einem Aspekt sind ein oder mehrere Kontaktbereiche eines Moduls bzw. einer Untereinheit zu einem relevanten Kontaktbe-reich von besetzbaren Stellen auf dem Endträger deckungsgleich. Somit lassen sich die Module in die Zielmatrix auf dem Endträger einbauen. Die Module sind damit in die Zielmatrix auf dem End träger einsetzbar beziehungsweise integrierbar.

Es ist damit möglich, ein Display aufzubauen, bei dem die Mo dule, insbesondere die m-LED-Module, mit einem für alle Bauele mente gleichen Abstand voneinander angeordnet sind. Damit wird in einem Aspekt eine Zielmatrix eines Displays mit einem sehr geringen Abstand zwischen den besetzbaren Plätzen bestückt. In diesem Aspekt kann jede besetzbare Stelle mit dem kleinsten zu fertigen Modul bestückt werden. Dadurch ergibt sich ein Display, dass eine sehr hohe Auflösung aufgrund der geringen Größe der Pixel und des kleinen Abstands erlaubt und aufgrund der das Display sehr nahe an ein Auge eines Benutzers gebracht werden kann .

Alternativ ist es möglich, die besetzbaren Stellen der Ziel matrix weiter voneinander zu beabstanden. Ebenso können in ei nigen Aspekten mehrere der hier offenbarten Untereinheiten auf einer solchen besetzbaren Stelle angeordnet sein. In einigen Aspekten können die in Zeilen bzw. Spalten angeordneten Stellen der Zielmatrix jeweils einen Abstand b voneinander aufweisen. Die m-LED Module haben jeweils die gleiche Größe und einen Abstand a voneinander. Abstand a kann gleich dem Abstand b sein, was im Wesentlichen der obigen Ausführung entspricht. Allerdings kann Abstand b auch ein Vielfaches des Abstandes a sein. Da besetzbaren Stellen auch die Kontaktflächen für das m-LED Modul oder die Untereinheit umfasst, wird bei einem größeren Abstand b der besetzbaren Stellen zueinander auch der verfügbare Platz größer. Auf diese Weise können größere Module verwendet oder mehrere Module zusammengefasst werden. Ist beispielsweise der Abstand b 2, 5 -mal so groß wie der Abstand a, so kann auf eine besetzbare Stelle ein Modul gesetzt werden, das aus 4 Einzel modulen zusammengesetzt ist und es verbleibt immer noch ein Abstand zwischen den auf benachbarte Stellen angebrachten Mo dulen .

Mittels dieser Ausgestaltung können unterschiedliche Augenemp findlichkeiten und Auflösungen berücksichtigt werden. Je klei ner die Abstände a und b sind, umso größer ist die Auflösung, desto unempfindlicher kann das Auge eines Betrachters sein. Dadurch lassen sich mit den gleichen m-LED Module unterschied liche Displays mit verschiedenen Pixel- bzw. Subpixelgrößen und Pixelabständen realisieren. Dies mag insofern von Vorteil sein, da m-LED Module unabhängig von der Zielmatrix, dessen Träger und dessen Verdrahtung herstellbar sind.

Die bereits offenbarte flache Mesaätzung, die zur elektrischen Kontaktierung der Pixel und der Ausbildung der m-LED Module und der Zielmatrix dient und in der im m-LED-Raster geätzt wird, wird mit einer sogenannten tiefen Ätzung kombiniert, bei der dann das Chip-Raster und die Module festgelegt werden können.

Dieses Chip-Raster kann sich je nach Anwendungsfall von dem Pixelchip-Raster unterscheiden. Beispielsweise könnte man dann 2x2 große Chips mit je 4 Subpixeln (4 Basiseinheiten) herstei len. Eine Basiseinheit ist jeweils eine m-LED. Durch eine ge-schickte Gestaltung der Maske für die zweite Mesaätzung könnte man ebenso Pixel erstellen, die jeweils eine Basiseinheit we niger umfassen. Beim Aneinanderreihen dieser Pixel entsteht dann ein Display mit „Löchern" in der Größe einer Basiseinheit be ziehungsweise Mehrfachen davon. Unter diesen „Löchern" oder „Fehlsubpixeln" lassen sich dann beispielsweise verschiedene Sensoren unterbringen. Durch die Kombination sind Subpixel mit Redundanz möglich, wobei bei einigen der redundante Subpixel durch den Sensor ersetz wird.

Es ist hierzu zweckmäßig, dass m-LED mit einer einheitlichen Chiparchitektur und einer gleichen bzw. einfach variierbaren Größe der Chips zur Herstellung von Anzeigen bereitgestellt werden. Hierzu können die hier beschriebenen Techniken verwen det werden. Bei der Erzeugung von Modulen der offenbarten Art, ist es beispielsweise möglich, die in dieser Anmeldung offen barten Deckelektrode oder auch die umlaufende Struktur zu be nutzen, um die Lichtausbeute zu erhöhen. In einigen Aspekten können die Module im Anschluss weiter prozessiert werden, bei spielsweise durch Aufbringung einer photoelektrischen Struktur. An dieser Stelle sei jedoch auch erwähnt, dass die m-LED Module schon in ihrem Herstellungsprozess mit einer solchen Struktur versehen werden können.

In einigen Aspekten werden die m-LED zu Rechtecks förmigen oder quadratischen Modulen zusammengefasst, die wiederum in belie biger Art, insbesondere zu Zeilen kombinierbar sind. Durch die Herstellung mittels flacher und tiefer Ätzung lassen sich Wafer aus derartigen Modulen vorbereiten, die je nach Bedarf für die Zielmatrix dann vereinzelt werden können. Auf diese Weise lassen sich Module verschiedener Größe realisieren. Die freie Positi onierung erlaubt es, gezielt Stellen unbesetzt zu belassen. Ebenso könne Gruppen von Zellen oder auch ganze Zeilen oder Spalten unbesetzt bleiben. Schließlich lassen sich mit diesen Modulen Displays bestücken, deren Zielmatrix eine andere Anord nung von besetzbaren Stellen aufweiset, also z.B. nicht in Zei len und Spalten.

Gemäß einer Ausgestaltung kann mindestens ein Modul vier Pi xelelemente in zwei Zeilen und zwei Spalten aufweisen. Jedes Pixelelement kann ein oder mehrere Subpixel umfassen. In einer anderen Ausgestaltung kann ein Modul vier Subpixelelemente auf weisen, die ebenfalls in einer 2x2 Matrix angeordnet sind. Dies ist eine einfach handhabbare Ausführung. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann mindestens ein Modul zwei Zeilen und zwei Spalten aufweisen, jedoch nur drei Bauelemente. Dies ist eine einfach handhabbare Ausführung, bei der bereits mit dem Modul eine unbesetzte Stelle bereitgestellt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung können mindestens sieben Module mit jeweils vier Pixelelementen und mindestens zwei Module mit jeweils drei Pixelelementen in der Zielmatrix auf dem Endträger derart positioniert und elektrisch angeschlossen sein, dass mindestens zwei von Pixelelementen unbesetzte Stellen erzeugt sind, an denen jeweils mindestens ein Sensorelement positioniert und elektrisch angeschlossen ist. Auch hier können die Somit können Module beliebig ausgestaltet und miteinander auf dem Endträger derart verknüpft oder aneinander positioniert werden, dass gezielt unbesetzte Stellen erzeugt werden können. Auch hier umfassen die Pixelelemente entweder mehrere Subpixelelemente und entsprechende m-LEDs oder jedes Pixelelement ist selbst eine m-LED.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die von Sensorelemen ten besetzten Stellen von Bauelementen eingerahmt sein. Auf diese Weise sind klar definierte Positionen, von Bauelementen unbesetzten Stellen, explizit für Sensorelemente bereitstell bar .

In einigen Aspekten können die Module als Subpixel erzeugt sein. Module, die in verschiedenen Farben emittieren, können auf ver schiedenen zweiten Trägern bzw. Ersatzträgern erzeugt worden sein .

Gemäß verschiedenen Ausführungen kann eine Vielzahl von Senso relementen als Teil einer am ersten Träger bzw. Endträger aus gebildeten Sensoreinrichtung ausgebildet sein, um elektromag netische Strahlung, die auf eine erste Seite des ersten Trägers trifft, zu empfangen. Auf diese Weise können je nach Verwendung unterschiedliche Strahlungsspektren erfasst werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Sensorelement als Fotodiode, in Form eines Fototransistors, in Form eines Fotowiderstandes, in Form eines Umgebungslichtsensors, in Form eines Infra rotsensors, in Form eines Ultraviolettsensors, in Form eines Annäherungssensors oder in Form eines Infrarotbauelements aus gebildet sein. Ebenso kann der Sensor ein Vitalsensor sein, der einen Vitalparameter erfasst. Die Anzeigevorrichtung ist damit vielseitig verwendbar. Ein Vitalzeichen kann beispielsweise die Körpertemperatur sein.

In einer weiteren Ausgestaltung kann der Vitalzeichen-Überwa-chungs-Sensor innerhalb eines Anzeigenschirms oder hinter der hinteren Oberfläche eines Anzeigenschirms angeordnet sein, wo bei der Sensor zur Messung eines oder mehrerer Parameter eines Benutzers eingerichtet ist. Dieser Parameter ist neben einer Körpertemperatur auch z.B. die Blickrichtung des Auges, Pupil lengröße, Hautwiderstand oder ähnliches.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Bauelement jeweils eine an einem Träger ausgebildete erste Schicht aufweisen, auf der eine aktive Übergangsschicht und auf dieser eine zweite Schicht ausgebildet ist. Ein erster Kontakt ist an einem dem Träger abgewandten Oberflächenbereich der zweiten Schicht an geschlossen ist, und ein zweiter Kontakt ist an einem dem Träger abgewandten Oberflächenbereich der ersten Schicht angeschlos sen. Diese Ausgestaltung entspricht einer vertikalen m-LED. Auf diese Weise können die Bauelemente von lediglich einer Seite kontaktiert werden. In weiteren Aspekten hierzu kann der zweite Kontakt mittels eines Dielektrikums zur Übergangsschicht und zur zweiten Schicht elektrisch isoliert zu und an dem Träger abgewandten Oberflächenbereich der zweiten Schicht verlaufen.

Neben der Herstellung von monolithischen Pixelarrays lassen sich auch m-LED auf eine Trägerplatine aufbringen und anschließend kontaktieren. Wegen der Größe einzelner m-LEDs sind diese nur schwer einzeln zu transferieren und zu kontaktieren. Aus diesem Grund wird für einige Anwendungen im Bereich Automotive, Vide owalls oder auch in speziellen Fällen bei Augmented Reality Anwendungen m-LEDs erst auf ein etwas größeren Träger aufge-bracht und dieser dann mit Leitungen auf einer Platine kontak tiert. Die Platine kann wiederum eine Videowall, Pixelmatrix oder eine ähnliche Bildschirmanordnung sein. Derartige Anord nungen verlangen manchmal spezielle Anschlusstechniken, die sich zudem von Anordnung zu Anordnung und Technologie oder Her-Stellungsprozess unterscheiden. Dies macht die Bereitstellung verschiedener m-LEDs bzw. Module mit solchen recht aufwändig.

Somit besteht ein Bedürfnis, ein Pixelmodul für verschiedene Montagen zu entwickeln, die verschiedenen Anforderungen genü-gen und insbesondere für Herstellungsprozesse für Videowall NPP der unterschiedlichen Generationen, also auch für LED Matrizen bei AR oder VR Anwendungen oder flexible Displays im Automoti vebereich geeignet sind.

In einer Ausgestaltung umfasst ein m-LED Modul einen Körper mit einer ersten Hauptfläche und vier Seitenflächen. Auf der ersten Hauptfläche sind zumindest drei Kontaktpads angeordnet. Diese sind ausgeführt mit jeweils einem optoelektronische Bauelement elektrisch verbunden zu werden. Beispielsweise sind die drei, oder eine Untermenge von diesen mit einer m-LEDs mit einer Kantenlänge von 10 gm oder kleiner verbunden. Erfindungsgemäß sind weiterhin mehrere Kontaktstege vorgesehen. Jeder Kontakt steg verbindet einen der zumindest drei Kontaktpads elektrisch. Zudem führen die Kontaktstege auf der ersten Hauptfläche zu wenigstens einer der vier Seitenflächen. Mit anderen Worten sind die Kontaktstege auf der ersten Hauptfläche und den wenigstens einer der Seitenflächen angeordnet. Auf der Seitenfläche bilden die Kontaktstege Kontaktfahnen, d.h. sie sind für eine externe Kontaktierung ausgeführt.

Mit dem vorgeschlagenen m-LED Modul ist somit eine Umverdrahtung möglich, so dass das Modul in einfacher Weise an die bereit vordefinierten Anschlussstellen auf einem Träger oder einer Matrix angeschlossen werden kann. Insbesondere können die deut lich kleineren m-LEDs auf dem Modul vorher angeordnet werden, so dass mit dem Modul zusätzlicher Platz zum elektrischen An schluss geschaffen wird. Dies erlaubt eine höhere Flexibilität und den Einsatz derartiger Module für verschiedene Anwendungen.

Neben einem Modul mit drei m-LEDs, die beispielsweise so zu einem Pixel zusammengefasst werden, lassen sich auch mehrere m-LEDs auf diese Weise zu einem größeren Modul zusammenfassen. Die einzelnen m-LEDs sind separat fertigbar, wodurch die für die jeweilige m-LED optimale Technologie verwendbar ist. Ein zelne m-LED sind auch redundant ausführbar. Größere Module wer den auch als Segmente bezeichnet. Neben einzelnen m-LEDs können auch die hier offenbarte speziellen Module mit flacher und tie fer Mesaätzung benutzt werden. Ebenso wäre eine Ausgestaltung in Barrenform oder mit der vorgeschlagenen Antennenstruktur denkbar. Durch die vorgeschlagene Umverdrahtung können so Mo-dule und m-LED einzeln gefertigt und an die jeweilige Anwendung angepasst werden.

In einer Ausgestaltung verlaufen die Kontaktstege lediglich entlang der Seitenwände, in einer weiteren Ausgestaltung sind diese ebenso mit Kontaktpads auf einer zweiten Hauptfläche, der Unterseite des m-LED-Moduls verbunden. Es gibt damit sowohl Kontaktpads auf der Oberseite (für die m-LEDs) als auch auf der Unterseite des m-LED Moduls. Dadurch lässt sich das m-LED Modul sowohl für Herstellungsprozesse auf SMT-Basis (surface mounted technology) als auch für Kontaktstegprozesse verwenden, bei de nen Kontaktstege auf dem Träger an die Seitenflächen des Moduls herangeführt werden. Durch die Ausgestaltung wird das Modul flexibler und kann auch Fertigungstoleranzen des Trägers (bei spielsweise in der Kontaktsteglänge oder Größe) besser ausglei-chen .

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine zweite Seitenfläche der vier Seitenflächen lediglich den vierten Kon taktsteg aufweist. Dieser Kontaktsteg kann ausgezeichnet sein, beispielsweise in einem Betrieb mit einem besonderen Potential beaufschlagt werden. Zudem kann er sich auch optisch, beispiels weise durch seine Größe auf der Seitenfläche von den anderen Kontaktstegen unterscheiden. Dadurch wird gewährleistet, dass das Modul beim Transfer richtig herum aufgesetzt wird. In einer anderen Ausgestaltung sind zwei der drei Kontaktstege auf un terschiedlichen Seitenflächen angeordnet. In einem Beispiel sind vier Kontaktstege vorgesehen, die jeweils auf einer Sei-tenfläche angeordnet und bevorzugt mit einem Kontaktpad auf der Unterseite des Moduls, d.h. der zweiten Hauptfläche verbunden sind .

In einem anderen Beispiel sind ebenfalls Kontaktstege auf der ersten Hauptfläche angeordnet. Diese verlaufen zu den Ecken und anschließend entlang der Ecken der Seitenflächen in Richtung einer zweiten Hauptfläche, z.B. der Unterseite des Moduls.

Ein anderer Aspekt betrifft die Ausgestaltung des Modulkörpers. Danach besitzt dieser beispielsweise ein Prisma mit der Grund fläche eines Rechtecks oder anderen viereckigen Fläche. In einer Ausgestaltung ist eine zweite Hauptfläche vorgesehen, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt und eine größere Fläche als diese aufweist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Hauptfläche mit jeder der vier Seitenflächen einen Winkel von 90° oder mehr einschließt. Dadurch wird ein prismaförmiger oder viereckiger Pyramidenstumpf gebildet. In einer anderen Ausge staltung sind die Seitenflächen nicht senkrecht zu der ersten Hauptfläche angeordnet.

In einem weiteren Aspekt umfassen die Kontaktstege und/oder die Kontaktpads eine, insbesondere aufgedampfte Metallfahne, deren Dicke kleiner als 5 gm, insbesondere kleiner als 2 gm oder sogar kleiner als lgm ist. Beispielsweise kann eine Dicke der Kon-taktstege und Kontaktpads im Bereich von 100 nm bis 50 nm sein. Diese können durch entsprechende fotolithographische Prozesse hergestellt werden. Je nach Ausgestaltung können die Metallfah nen und Kontaktpads auch auf einer isolierenden Schicht des Modulkörpers abgeschieden sein, beispielsweise durch MOCVD oder ähnliches. Kontaktpads auf der Unterseite können in einem se paraten Schritt gefertigt werden. In einer weiteren Ausgestal tung umfasst der Modulkörper mindestens eine mit einem elektrisch leitfähigen Material wenigstens teilweise gefüllte Durchkontaktierung, wobei das elektrisch leitfähige Material auf der ersten Hauptfläche mit einem der zumindest drei auf der ersten Hauptfläche angeordnete Kontaktpads verbunden ist oder diese bildet.

Der Modulkörper kann mit durchgängigen Hauptflächen ausgestal-tet sein. In einer anderen Ausgestaltung kann der Körper eine Vertiefung auf der ersten oder der zweiten Hauptfläche aufwei sen, in der wenigstens Kontaktsteg verläuft. Ein Kontaktsteg auf der zweiten Hauptfläche kann mit einer Durchkontaktierung verbunden sein und an ein Kontaktpad führen. Ebenso kann ein Kontaktsteg wenigstens eine auf der ersten Hauptseite angeord nete m-LED an die Durchkontaktierung anschließen.

Der Körper kann Silizium aufweisen oder aus diesem gebildet sein. Er kann von einer isolierenden Schicht beispielsweise Siliziumdioxid umgeben sein, um einen Kurzschluss zu verhindern. Das Siliziummaterial kann an einer Stelle frei sein, an das ein Bezugspotential angeschlossen ist. Durchkontaktierungen durch den Körper sind ebenfalls mit Isolationsmaterial ausgekleidet. Die Kontaktstege und Kontaktpads sind auf der isolierenden Schicht aufgebracht. Der Modulkörper kann eine Dicke von weniger als 30 pm, insbesondere im Bereich von 5 pm bis 15pm umfassen. Damit wird eine sehr geringe Bauhöhe von nur wenigen 10 pm realisierbar. Durch eine zusätzliche Vertiefung, in der die optischen Bauelemente eingesetzt sind, kann die gesamte Höhe des Moduls noch weiter reduziert werden.

Ein anderer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eine m-LED Moduls, bei dem unter anderem ein Membranwafer struktu riert wird, so dass dieser eine Vielzahl von im wesentlichen V-förmigen grabenförmigen Vertiefungen aufweist. Die Vertiefungen sind so ausgestaltet, dass eine erste durch Gräben begrenzte Hauptfläche des strukturierten Membranwafers mit den Flanken der Gräben einen Winkel von 90° oder größer einschließt. Sodann werden mehrere Kontaktpads auf der ersten Hauptfläche des Memb-ranwafers erzeugt. Optional und/oder zusätzlich können Leitun gen, Kontaktfahnen und Stege auf der ersten Hauptfläche und den Seitenflächen erzeugt werden. Dann wird zumindest ein opto elektronisches Bauelement, insbesondere eine m-LED auf das Mo dul aufgebracht und mit einem Kontaktpad elektrisch leitend verbunden. In einem nachfolgenden Schritt wird ein temporärer Träger bereitgestellt und der Membranwafer nach einem Umbonden mit dem temporären Träger rückseitig bis zu oder kurz vor die Gräben zurückgeätzt. Schließlich erfolgt ein Aufbringen von rückseitigen Kontakten und ein optionales Vereinzeln.

Wie bereits erläutert kann bei monolithischen Arrays ein Pi xelfehler durch Bereitstellung eines redundanten Subpixels re duziert werden. Ein elektrisches Übersprechen ist vermieden, während ein optisches Übersprechen zwischen den redundanten Subpixeln ist dennoch möglich. Ein ähnliches Problem existiert auch bei separierten Pixeln. Zwar kann eine Funktionsfähigkeit vor dem Separieren eventuell getestet werden, jedoch kann es wegen der geringen Größe von m-LEDs während des Transfers auf das Backplane in der Fertigung zu Fehlern bei der Positionierung oder dem Anschließen kommen. Neben stetigen Verbesserungen der Prozessschritte bei der Herstellung gibt es den Ansatz, jedes Pixel eines Pixelarray mit redundanten m-LEDs bzw. genauer ge sagt mit redundanten Positionen zu versehen auf denen m-LED platziert werden können. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass für jeden RGB Subpixel eines Pixels zwei oder mehr m-LED-Chips anstelle von nur einem m-LED-Chip für eine Farbe verbaut werden, was bei den meisten Pixeln zu einer Überbesetzung an Subpixeln pro Pixel führt. Nach einem anderen Ansatz werden fehlerhafte Subpixel eines Pixels repariert. Nach einem Funktionstext wer-den fehlerhafte Subpixel abgeschaltet und durch funktionierende Subpixel ersetzt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Pixel felds oder eines Pixelarrays umfasst unter anderem ein Bereit-stellen eines Substrats zur feldartigen Anordnung von Pixeln auf dem Substrat und zur elektrischen Kontaktierung der Pixel, wobei das Substrat für einen Pixel einen Satz von Primär-Kon-takten bereitstellt, wobei der Satz von Primär-Kontakten des Pixels zur elektrischen Kontaktierung von einer Gruppe von Sub-pixeln des Pixels vorgesehen ist, wobei das Substrat für den Pixel einen Satz von Ersatzkontakten bereitstellt.

Anschließend werden die Primär-Kontakte des Pixels mit einer Gruppe von m-LEDs bestückt, wobei der Satz von Ersatzkontakten des Pixels nicht bestückt wird. Dann werden fehlerhafte m-LEDs in der Gruppe von m-LEDs identifiziert und einer der ggf. meh rere Ersatzkontakte des Satzes von Ersatzkontakten des Pixels mit einem Ersatz-Subpixel für das fehlerhafte m-LEDs bestückt. In diesem Zusammenhang kann ein Pixel eines oder mehrere Sub pixel umfassen. Auch kann das Pixel zum Anschluss einer verti kalen oder einer horizontalen m-LED ausgeführt sein. Entspre chend kann ein Primärkontakt mindestens einen Kontaktbereich (bei einer vertikalen m-LED) oder zwei Kontaktbereiche (bei Bestückung mit horizontalen m-LEDs) umfassen. Einer der zwei Kontaktbereiche kann von mehreren m-LED, darunter der redundan ten benutzt werden. Bei Ausbau mit vertikalen m-LED kann eine der hier vorgestellten Deckelelektrode vorgesehen sein. Auch kann das Pixelfeld von einer umlaufenden Spiegelschicht umgeben sein .

Neben separaten m-LEDs kann auch eine Bestückung mit den hier offenbarten m-LED-Modulen bzw. Basismodulen erfolgen. Bei-spielsweise kann ein m-LED-Modul zwei Basismodule umfassen, so dass ein Basismodul als redundante Einheit vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit das Bestücken der Primär-Kontakte für jeden Pixel eines Pixelfelds mit einer vor-gesehenen Gruppe von Subpixeln. Dabei wird jeweils ein Primär-Kontakt mit einem Subpixel bestückt. In jedem Pixel können so dann die fehlerhaften Subpixel auf den Primär-Kontakten bestimmt werden. Für einen identifizierten, fehlerhaften Subpixel in ei nem Pixel erfolgt in einem Folgeschritt das Bestücken eines Ersatzkontakts für den Pixel mit einem Ersatz-Subpixel. Somit wird in einem Pixel nur ein Ersatzkontakt mit einem Subpixel bestückt, um einen als fehlerhaft identifizierten Subpixel auf den Primär-Kontakten in funktioneller Hinsicht zu ersetzen.

Eine redundante Bestückung der Pixel mit mehreren, gleichfar bigen Subpixeln ist dadurch nicht erforderlich. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Redundanzkonzepten kommen sehr viel weniger Subpixel in einem herzustellenden Pixelfeld zum Einsatz, da eine erhöhte Bestückung nur nach der Identifi-zierung von fehlerhaften Subpixeln erfolgt. Die Herstellungs kosten können somit gesenkt werden.

Zudem können Ansteuertechniken in dieser Anmeldung verwendet werden, um einerseits die Funktionsfähigkeit einer m-LED zu testen und andererseits bei einem Ausfall, insbesondere bei einem „SHORT" durch schmelzen einer Sicherung oder andere Maß nahmen die fehlerhafte m-LED sicher zu trennen. Dadurch kann die fehlerhafte auf dem Pixel verbleiben, wodurch zusätzliche Prozessschritte entfallen können.

Außerdem besteht die Möglichkeit, die Ersatzkontakte für einen Pixel bei Identifizierung von fehlerhaften Subpixeln einzeln nachzubestücken. Auch eine mehrmalige Bestückung von noch freien Ersatzkontakten eines Pixels ist möglich, in Folge weiterer Funktionstests in einer fortlaufenden Prozessierung . Die Er folgswahrscheinlichkeit des Bestücksvorgangs lässt sich dadurch erhöhen. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, Subpixel, z.B. in Form m-LED-Chips, mit ausgewählten Kenndaten nachzusetzen, zum Beispiel um eine korrekte Farbkalibrierung in einem jewei-ligen Pixel zu erreichen.

Nach einer Ausgestaltung können die Schritte des Identifizie-rens eines fehlerhaften Subpixels in der Gruppe von Subpixeln und des Bestückens eines Ersatzkontakts mit einem Ersatz-Sub- pixel für das identifizierte Subpixel solange wiederholt wer den, bis in dem Pixel für jedes als fehlerhaft identifizierte Subpixel ein Ersatz-Subpixel vorhanden ist. Für sämtliche feh lerhafte Subpixel eines Pixels kann das Substrat somit mit Er-satz-Subpixeln in einem nachfolgenden Prozessschritt bestückt werden .

Nach einem weiteren Aspekt muss ein als fehlerhaft identifi ziertes Subpixel nicht entfernt werden, wenn das fehlerhafte Pixel als „OPEN" deklariert wurde, d.h. kein Fehlstrom durch das beschädigte oder zerstörte Pixel fließt. Ebenso können schaltungstechnische Maßnahmen vorgesehen werden, um eine elektrische Kontaktierung für ein identifiziertes, fehlerhaftes Subpixel zu trennen. Eine Bestromung des fehlerhaften Subpixels beim Betrieb des Pixelfelds kann dadurch vermieden werden. Ent sprechende Konzepte sind in dieser Anmeldung offenbart und kön nen hierfür eingesetzt werden.

Im Vergleich zu Reparaturkonzepten kann der Prozess des Entfer-nens von fehlerhaften Subpixeln entfallen. Der Herstellungspro zess wird dadurch schneller und kostengünstiger. Das Risiko der Beschädigung des Pixelfelds bei der Entfernung von fehlerhaften Subpixeln entfällt. Eine Reparatur unter Entfernung eines feh lerhaften Subpixels erlaubt zwar die weitere Verwendung der frei werdenden Primär-Kontaktfläche . Allerdings senken Rückstände und Beschädigungen die Erfolgswahrscheinlichkeit eines zweiten Bestückungs- und Bondvorgangs. Die bereitgestellten Ersatzkon takte sind dagegen frei von Rückständen und Beschädigungen.

Es kann vorgesehen sein, dass ein als fehlerhaft identifiziertes Subpixel und das Ersatz-Subpixel zur Emission von Licht der gleichen Farbe vorgesehen sind. Ein fehlerhaftes Subpixel wird somit durch ein Ersatz-Subpixel ersetzt, welches wenigstens nä herungswiese die gleiche Farbe emittiert wie das fehlerhafte Subpixel, wenn es funktionstüchtig wäre.

Die Gruppe von Subpixeln eines jeweiligen Pixels kann einen oder mehrere Sätze von RGB-Subpixeln umfassen. RGB steht hierbei für rot, grün und blau. Die Gruppe von Subpixeln kann daher zum Beispiel drei Subpixel aufweisen. Ein Subpixel kann zur Emission von rotem Licht, ein weiteres Subpixel kann zur Emission von grünem Licht, und noch ein weiteres Subpixel kann zur Emission von blauem Licht ausgebildet sein. Durch additives Mischen der drei Grundfarben rot, grün und blau kann in an sich bekannter Weise jede oder nahezu jede beliebige Farbe erzeugt werden.

Die Gruppe von Subpixeln kann zur Erzeugung jeder Primärfarbe auch mehr als einen jeweiligen Subpixel aufweisen. Die Gruppe von Subpixeln kann zum Beispiel 6 Subpixel umfassen, wobei je weils zwei Subpixel zur Erzeugung von rot, grün bzw. blau vor-gesehen sind.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass kein Ersatzkon takt des Pixels mit einem Ersatz-Subpixel bestückt wird, wenn in dem Pixel kein fehlerhaftes Subpixel gefunden wird. Das Pi-xelfeld kann somit Pixel aufweisen, bei denen der Ersatzkontakt oder die Ersatzkontakte nicht bestückt sind.

Ein weiterer Aspekt beschäftigt sich mit der Ausgestaltung der Primärkontakte . Diese sind zur anodenseitigen und/oder zur ka-thodenseitigen Kontaktierung der Subpixel eines Pixels ausge bildet sind. Die Kontakte können zum Beispiel derart ausgestal tet sein, dass sich sogenannte Flip-Chips auf diesen Kontakten anordnen und elektrisch verbinden lassen. Bei Flip-Chips han delt es sich um optoelektronische Chips, deren elektrische p-und n-Kontakte auf der gleichen Oberflächenseite liegen. Ebenso können die Ersatzkontakte zur anodenseitigen und/oder zur ka thodenseitigen Kontaktierung der Ersatz-Subpixel eines Pixels ausgebildet sein. Die durch die Ersatzkontakte erreichte Redun danz der Kontaktflächen für die Subpixel eines jeweiligen Pixels kann sich somit sowohl auf die Kathode als auch auf die Anode eines Subpixels beziehen oder auch nur auf einen der beiden Anschlüsse .

In diesem Zusammenhang wird ein Subpixel oder ein Ersatz-Sub-pixel durch eine m-LED gebildet, die auf dem jeweiligen Kontakt aufgesetzt und elektrisch und mechanisch verbunden wird. Das Bestücken des Ersatzkontakts mit einem Ersatz-Subpixel für das als fehlerhaft identifizierte Subpixel kann unabhängig von der Farbe des von dem Ersatz-Subpixel emittierten Lichts erfolgen. Im Regelfall wird jeder Primärkontakt bestückt und nur die Er satzkontakte der als fehlerhaft deklarierten m-LEDs . Jedoch muss sich ein Primärkontakt von einem Sekundärkontakt schaltungs technisch oder auch von seiner Struktur auf der Oberfläche nicht unterscheiden. Insofern kann daher auch eine kombinierte Bestü-ckung erfolgen. In diesem Zusammenhang kann auch davon gespro chen werden, dass der erste von einer m-LED einer Farbe be stückte Kontakt den Primärkontakt darstellt.

Das vorgeschlagene Konzept betrifft ebenso ein Pixelfeld mit einem Substrat zur feldartigen Anordnung von Pixeln auf dem Substrat und zur elektrischen Kontaktierung der Pixel, wobei das Substrat für einen Pixel einen Satz von Primär-Kontakten bereitstellt. Der Satz von Primär-Kontakten ist zur elektrischen Kontaktierung von einer Gruppe von Subpixeln vorgesehen. Das Substrat stellt außerdem für den Pixel einen Satz von Ersatz kontakten bereit. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip sind die Primär-Kontakte mit der Gruppe von Subpixeln bestückt sind, wobei die Gruppe von Subpixeln ein fehlerhaftes, deaktiviertes Subpixel aufweist, und wobei ein Ersatzkontakt des Satzes von Ersatzkontakten des Pixels mit einem Ersatz-Subpixel als Ersatz für das fehlerhafte, deaktivierte Subpixel bestückt ist.

Bei wenigstens zwei Pixeln des Pixelfelds kann die Anzahl der besetzten Ersatzkontakte unterschiedlich sein. Dies ergibt sich daraus, dass in einem Pixel die Ersatzkontakte nur dann mit Ersatz-Subpixeln bestückt werden, wenn fehlerhaft Subpixel auf den Primärkontakten identifiziert werden.

Die oben dargelegten Konzepte zur Reduzierung eines Defektes oder auch des Übersprechens verbessern die Ausbeute funktions fähiger Elemente während der Herstellung. Mehrere Aspekte be schäftigen sich mit Maßnahmen zur Verbesserung eines Transfers von m-LEDs . Hierzu werden nun verstärkt m-LEDs entwickelt, deren Kantenlängen meist weniger als 100 gm, häufig zwischen 70 gm und 20 gm, betragen. Für besondere Anwendungen im Bereich der Augmented Reality betragen die Abmessungen auch weniger als 20 gm beispielsweise im Bereich von lgm bis 10gm oder sogar lgm bis 5gm.

Eine der technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit g-LEDs ist insbesondere das Herstellungsverfahren, da eine große Anzahl von m-LEDs nicht nur erzeugt, sondern auch in Matrizen oder Module verbaut werden müssen. Um derartige Module oder sogar größere Displays herzustellen, werden die hergestellten m-LED entweder als einzelne Chips, oder bereit in den hier vorgestellten Modulen zusammengefasst auf eine Trägerfläche des Moduls oder des Displays transferiert, dort befestigt und elektrisch verbunden. Bei mehreren Millionen zu transferieren den LEDs ist dieser Prozess kritisch in Bezug auf Schnelligkeit und Genauigkeit.

Bekannt sind dafür verschiedene Verfahren wie beispielsweise das Transfer-Printing-Verfahren . Diese nehmen mit einem flächi gen Stempel gleichzeitig eine Vielzahl von m-LEDs von einem Wafer auf, bewegen diese zu der Trägerfläche des späteren Dis plays und setzen diese dort präzise zu einer großflächigen Ge samtanordnung zusammen. Hierfür kann beispielsweise ein Elasto mer-Stempel benutzt werden, an dem durch geeignete Oberflächen strukturen und Materialbeschaffenheit die einzelnen m-LEDs haf- ten bleiben, ohne mechanisch oder elektrisch beschädigt zu wer den. Dies kann je nach Prozesstechnologie problematisch werden, da die m-LED bei Ablösen sich Verkippen, Verschieben oder Ver drehen können. Daher ist es wünschenswert, ein Aufnehmen für m-LEDs mit reduzierten Haltekräfte oder Beschädigungen zu ermög lichen .

Der im folgenden beschriebenen Aspekte und Ideen liegen die folgenden Überlegungen zugrunde: Beim Einsatz von Mass-Trans-fer-Verfahren, also dem gleichzeitigen örtlichen Versetzen ei ner Vielzahl von Halbleiterchips, werden die m-LEDs von einem Wafer mithilfe eines geeigneten Werkzeugs aufgenommen bzw. an gehoben. Hierfür ist es erforderlich, dass die Chips eine exakte und bestimmbare Position auf dem Wafer haben, um beispielsweise ein Werkzeug wie einen Elastomerstempel mit seinen Kissenstruk turen so exakt wie möglich über der jeweiligen m-LED positio nieren zu können. Gleichzeitig sollte eine Oberflächenstruktur stets homogen und gleichartig räumlich positioniert sein, so-dass sich ein Transferwerkzeug möglichst standardisiert mit ho-her Erfolgswahrscheinlichkeit an eine Chipoberfläche anheften kann .

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer m-LED vorgeschlagen, bei dem eine erste elektrisch lei-tende Kontaktschicht an einer dem Substrat abgewandten ersten Hauptflächenseite des funktionalen Schichtenstapels angeordnet wird. Der Schichtenstapel ist als optisch aktiver Schichtensta pel ausgebildet und bildet entsprechend insbesondere eine m-LED. Dann wird mindestens eine an dem Substrat befestigte, die m-LED tragende Haltestruktur ausgebildet. Durch die Haltestruk tur kann der kontaktierte funktionale Schichtenstapel während eines Abhebens abgebrochen werden. Anschließend wird zumindest teilweise eine zwischen einer dem Substrat zugewandten zweiten Hauptflächenseite des funktionalen Schichtenstapels und dem Substrat angebrachten, insbesondere AlGaAs oder InGaAlP aufwei senden, Opferschicht entfernt. Nach dem teilweisen Entfernen kann eine zweite elektrisch leitende Kontaktschicht an der zwei ten Hauptflächenseite des funktionalen Schichtenstapels im Be reich der entfernten Opferschicht angebracht werden

Bei dem hier vorgestellten Verfahren erfolgt insbesondere ein lithographisches Bearbeiten eines funktionalen Schichtenstapels lediglich an einer Seite eines Substrats, wodurch gegebenenfalls ein zusätzliches Umbonden vermieden wird. Die Haltestruktur kann wiederum lithographisch an die Bedürfnisse, die Größe des Schichtenstapels und andere Parameter angepasst werden. Gleich zeitig wird der Schichtenstapel auf beide Seiten kontaktiert und so eine vertikale m-LED ausgebildet.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine m-LED vorgeschlagen, welche einen funktionalen Schichtenstapel aufweist. An einer einem Substrat abgewandten ersten Hauptflächenseite des funktionalen Schichtenstapels ist eine erste elektrisch leitende Kontakt schicht und an einer dem Substrat zugewandten zweiten Hauptflä chenseite des funktionalen Schichtenstapels eine zweite elekt rische leitende Kontaktschicht angebracht. Hierbei wird der kontaktierte funktionale Schichtenstapel von mindestens einer an dem Substrat befestigen Haltestruktur, insbesondere frei, getragen. Durch die Haltestruktur ist der kontaktierte funkti onale Schichtenstapel in weiteren Prozessschritten während ei nes Abhebens abbrechbar ist. Entsprechend weist der Schichten stapel bzw. die m-LED nach dem Abheben und in allen folgenden Prozessschritten eine Bruchkante auf.

Durch die hier vorgeschlagenen Maßnahmen muss kein Umbonden erfolgen und es ist eine einfache Ausrichtung einer lithogra phischen Maskierung möglich. Die Ausbildung einer vertikalen m-LED ist ebenso wie eine horizontale LED möglich. Eine Absorption ist verringert und eine Lichtauskopplung durch die horizontale Oberfläche ist vergrößert, wobei dünnere epitaktisch erzeugte Schichten möglich sind. Ohne Bonden unterliegt die Epi-Struktur einer Schichtfolge einer geringeren mechanischen Belastung. Zu dem erlaubt die Opferschicht einen genaueren Ätzprozess, da der Ätzprozess für die Opferschicht sehr selektiv sein kann. Die Kontaktschicht kann deshalb dünner ausgebildet werden.

In einigen Aspekten kann die Haltestruktur insbesondere InGaAlP oder AlGaAs oder BCB oder ein Oxid, beispielsweise Si02, oder ein Nitrid oder eine Kombination derartiger Materialien aufwei sen, und insbesondere elektrisch nichtleitend sein. In diesem Fall wäre sie auch ausgestaltet den Schichtenstapel zu passi vieren. Die Haltestruktur kann zumindest teilweise epitaktisch gewachsen oder mittels Dampfen oder galvanisch erzeugt werden. Demgegenüber kann die Opferschicht AlGaAs oder InGaAlP aufwei sen und nass-chemisch weggeätzt werden, die erste und/oder zweite elektrisch leitenden Kontaktschichten können mittels Sputterns, Dämpfens, galvanisch oder epitaktisch ausgeführt werden. Die Kontaktschichten können transparent sein und ITO oder ZnO oder ein Metall aufweisen. Um eine Oxidation oder Degradation zu vermeiden, ist in einigen Aspekten vorgesehen, eine Flanke des kontaktierten funktionalen Schichtenstapels mittels einer Passivierungsschicht bedeckt sein. Alternative wäre es möglich von einer Flanke des kontaktierten funktionalen Schichtenstapels her ein Metall, insbesondere Zn, in einen äu ßeren Randbereich des funktionalen Schichtenstapels einzudif fundieren. Dadurch wird im Randbereich die Bandstruktur verän dert und so Ladungsträger von dem mit einer erhöhten Defekt dichte betroffenen Bereich ferngehalten.

Um die Haltestruktur sicher zu befestigen, kann diese sich an dem funktionalen Schichtenstapel von dessen erster Hauptflä chenseite her bis in das Substrat hinein erstrecken.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann an dem funktionalen Schichtenstapel an dessen erster Hauptflächenseite eine, ins besondere InGaAlP und/oder AlGaAs aufweisende, erste Trage schicht ausgebildet sein, an der die erste elektrisch leitende Kontaktschicht angebracht sein kann, wobei die erste Trage schicht und die erste elektrisch leitende Kontaktschicht zumin dest an einer Stelle an dem Substrat angebracht sind und somit zusammen die Haltestruktur bereitstellen können.

Ein anderer Gesichtspunkt beschäftigt sich mit der Frage wie eine Vermeidung von Bruchkanten und eine Verbesserung des Ab hebens erreicht werden kann.

Es wird hier eine Lösung vorgeschlagen, bei der mit kristalli-nen, dielektrischen Haltestrukturen eine mechanische Verbindung zwischen der m-LED und einem umliegenden oder darunterliegenden Substrat aufrechterhalten wird. Diese mechanische Verbindung ist allerdings derart ausgestaltet, dass diese zwar einerseits den Chip der m-LED mechanisch zuverlässig an Ort und Stelle hält, andererseits aber bei Ausüben einer möglichst kleinen Biegekraft oder Zugkraft brechen und so den Chip zum Abtransport freigeben .

Im Besonderen wird eine Trägerstruktur zur Aufnahme von flächi gen Mikrochips bzw. m-LEDs vorgeschlagen. Unter einer Trä-gerstruktur soll hier eine Anordnung gemeint sein, der eine Vielzahl derartiger m-LEDs beispielsweise mit Kantenlängen im Bereich von 5 pm bis 20 pm oder kleiner aufnehmen kann. Zweck soll hier insbesondere eine mechanisch stabile Fixierung, bei spielsweise relativ zu einem Raster oder einer Matrix, unter möglichst guter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes sein. Weiterhin soll diese Trägerstruktur geeignet sein, die Vielzahl von Mikrochips für einen Transfer mithilfe eines Trans ferwerkzeuges vorzusehen.

Die Trägerstruktur weist weiterhin mindestens zwei Aufnahmeele mente auf, die mit dem Trägersubstrat verbunden sind. Unter einem Aufnahmeelement soll hier ein Mechanismus oder Funktions element verstanden werden, das geeignet ist, eine m-LED gege-benenfalls im Zusammenspiel mit weiteren Aufnahmeelementen durch mechanischen Kontakt räumlich zu fixieren bzw. in einer definierten räumlichen Position zu halten. Ein Aufnahmeelement kann Durchmesser beispielsweise im Bereich von 1 m aufweisen. Gemäß einem Beispiel ist ein Mikrochip an zwei Aufnahmeelemente befestigt.

In einigen Aspekten umfasst die Trägerstruktur ein flächiges Trägersubstrat. Ein solches Trägersubstrat kann beispielsweise ein Wafer, eine Folie, ein Frame oder Ähnliches aus dem Bereich der Halbleiterherstellung sein. Dabei kann beispielsweise ein Wafer neben seiner Funktion als Grundplatte oder Basismaterial für den Herstellungsprozess des Halbleiters auch eine Stütz funktion oder Trägerfunktion zur Vorbereitung eines nachfolgen den Mass Transfers bieten. Daneben sind auch flexible Materia-lien, wie beispielsweise Folien als Trägersubstrat geeignet.

Ein Aufnahmeelement kann gemäß einem Beispiel säulenartig, pfei lerartig oder pfahlartig vom Trägersubstrat ausgehend ausgebil det sein. In einer Ausgestaltung liegt der Mikrochip an seinen Ecken oder Kanten auf den wenigstens zwei Aufnahmeelementen teilweise aber nicht vollständig auf. Die Aufnahmeelemente sind mit dem Trägersubstrat verbunden und ausgeführt, einen Mikro chip derart zwischen den mindestens zwei Aufnahmeelementen lös bar festzuhalten, dass m-LED mit einer definierten Mindestkraft senkrecht zur Trägerstrukturebene herausbewegt werden kann.

Mit anderen Worten soll einerseits ein ausreichend sicherer Halt der m-LED durch die Aufnahmeelemente erreicht werden, anderer seits soll bewusst die Möglichkeit geschaffen werden, die m-LED mit einer möglichst geringen Kraft abzulösen und beispielsweise einem Transferwerkzeug zuzuführen. Dazu kann vorgesehen sein die Auflagefläche für jedes Auflageelement kleiner als 1/20, insbesondere kleiner als 1/40 und insbesondere im Bereich von 1/80 bis 1/50 kleiner als die Chipfläche der m-LED vorzusehen. In einer alternativen Ausgestaltung, ist eine Kantenlänge der m-LED mindestens um den Faktor 10, insbesondere mindestens um den Faktor 20 größer als eine Kantenlänge des Aufnahmeelements.

Unter „lösbar" soll verstanden werden, dass keine dauerhafte, beispielsweise stoffschlüssige Verbindung wie beispielsweise Verschmelzen, Verkleben oder Ähnliches zwischen Mikrochip und Aufnahmeelement vorliegt, sondern eine zerstörungsfreie, lös bare Verbindung. Die Befestigung kann auf einer physikalischen Verbindung, wie beispielsweise einer Haftverbindung durch Van-De-Waals Kräften oder Elektronenbrücken beruhen. Selbige kann durch unterschiedliche Materialien und eine geeignete Auswahl selbiger zwischen der m-LED und den Aufnahmeelementen gegeben sein. Hierdurch sollen insbesondere ein Brechen oder ähnliche Verfahren umgangen werden, bei denen eine Zerstörung von Mate-rialstrukturen mit den entsprechenden Bruchstücken, Partikeln oder Splittern involviert wäre. Stattdessen werden hier alter native Haftmechanismen wie das Ausnutzen von mechanischer Rei bung oder Delamination genutzt. Insbesondere werden bekannte begrenzte oder limitierte Haftungseigenschaften von Materialien oder Materialkombinationen ausgenutzt. Gemäß einem Beispiel liegt die m-LED zwischen zwei oder mehreren Aufnahmeelementen auf .

An den Kontaktflächen ergeben sich beispielsweise Haftkräfte oder andere Adhäsionskräfte, die eine mechanische Fixierung der m-LED im Raum erlaubt. Wenn nun eine definierte Mindestkraft beispielsweise durch ein angeheftetes Transferwerkzeug auf die m-LED wirkt, werden folglich Ablösekräfte an den Kontaktflächen zwischen m-LED und den Aufnahmeelementen wirksam. Durch eine geeignete Auswahl von Materialien oder Materialkombinationen an diesen Kontaktflächen kann diese definierte Mindestkraft beein flusst werden.

Die Kontaktflächen oder Überlappungen können beispielsweise Ab messungen im Bereich von 0,05 pm2 bis 1 pm2 aufweisen. Hierbei ist es wünschenswert, dass einerseits ein sicherer Halt der p-LED an der Trägerstruktur erreicht wird. Andererseits ist es für einen effektiven und schnellen Massentransfer der p-LED essenziell, dass die p-LEDs mit möglichst wenig Kraft nach oben angehoben und abgelöst werden können. Dazu kann vorgesehen sein, das Verhältnis zwischen Auflagefläche von jedem Element und Chip und der gesamten Chipfläche kleiner als 1/20, insbesondere klei ner als 1/40 und insbesondere im Bereich von 1/80 bis 1/50 kleiner als die Chipfläche vorzusehen. In einer alternativen Ausgestaltung, ist eine Kantenlänge der p-LED mindestens um den Faktor 10, insbesondere mindestens um den Faktor 20 größer als eine Kantenlänge des Aufnahmeelements. Die zur Verfügung ste hende Fläche des Aufnahmeelements kann größer, jedoch liegt die p-LED nur auf einem Teil dieser Fläche auf. Die Auflagefläche des Chips ist somit mindesten 20-mal, insbesondere mindestens 40-mal kleiner als die gesamte Chipfläche.

Hier ist ein geeigneter Kompromiss, beispielsweise durch die geeignete Auswahl von Materialien oder Materialkombinationen sowie die Dimensionierung und Platzierung der Kontaktflächen zu finden. Durch eine Gestaltung der Größe und Form dieser Kon taktflächen kann ebenfalls die definierte Mindestkraft beein flusst werden. Große Kontaktflächen führen folglich zu einer höheren notwendigen Mindestkraft, um die p-LED von der Trä gerstruktur zu lösen. Neben durch Reibung oder Lamination be dingten Halteprinzipien sind auch magnetische, elektrische oder ähnliche Haltekräfte denkbar.

Gemäß einem weiteren Beispiel ist auch möglich, dass die Trä gerstruktur lediglich ein einziges Aufnahmeelement aufweist, mit dem eine m-LED gehalten wird. Durch das geringe Gewicht der Halbleiterstrukturen kann es denkbar sein, dass durch eine in ihrer Form geeignete und ihrer Größe ausreichend dimensionierte Kontaktfläche zwischen dem einzigen Aufnahmeelement und der m-LED ein ausreichender Halt in Kombination mit einer geeignet hohen Mindestkraft zum Ablösen der m-LED erreicht werden kann.

In einer Ausgestaltung kann ein Substrat zum Herstellen der m-LEDs auch als Trägerstruktur dienen. In einem solchen Fall kann ein Sacrificial Layer oder Opferschicht vorgesehen sein. Wäh rend des Herstellungsprozesses ist dabei die m-LED mit dem Wachstumssubstrat verbunden. Zum Freilegen der fertigen m-LED wird beispielsweise durch gas- oder plasmabasierten Ätzverfah ren dieser dazwischenliegenden Opferschicht entfernt, sodass ein Zwischenraum zwischen der m-LED und dem Wafer entsteht. Eine Dicke der Opferschicht beträgt zum Beispiel 100 nm (Nanometer) bis 500 nm. Der Gedanke ist hierbei, dass mit dem Entfernen der Opferschicht die Aufnahmeelemente eine Haltefunktion für die m-LED an der Trägerstruktur übernehmen. Die Aufnahmeelemente kön-nen in einer Ausgestaltung die Form eines Ankers aufweisen.

Ein Abziehen der m-LED erfolgt in der Regel in einer Richtung weg vom Trägersubstrat, mit einem Kraftvektor der zumindest teilweise senkrecht zu einer Trägersubstratebene zeigt, die in x-y-Richtung zu verstehen ist. Die Aufnähmeelernente verbleiben dabei am Trägersubstrat und brechen insbesondere nicht. Dadurch verbleiben keine Rückstände des Aufnahmeelements an der m-LED zurück, die bei nachfolgendem Prozessieren Probleme bereiten können .

Gemäß einem Aspekt ist zumindest ein Aufnahmeelement ausgeführt, gleichzeitig einen weiteren, benachbart angeordnete m-LED mit festzuhalten und/oder abzustützen. Die Überlegungen zu diesem Merkmal können wie folgt zusammengefasst werden: Haltestruktu- ren für m-LEDs beanspruchen häufig Platz, der idealerweise mi nimiert werden soll, um eine höhere Ausbeute auf einem Wafer zu erreichen. Bedingt durch den Herstellungsprozess sind die m-LEDs wiederum auf einem Wafer in einer regelmäßigen Struktur nebeneinander angeordnet.

Dazwischen ergeben sich prozessbedingt Zwischenräume. Die Er finder schlagen nun vor, ein Aufnahmeelement zwischen zwei be nachbart angeordnete m-LEDs zu positionieren, sodass dieses eine Aufnahmeelement mehrere angrenzenden m-LEDs stützt oder auf nimmt. Als Vorteil kann hier gesehen werden, dass rechnerisch weniger als eine ganze Haltestruktur pro Bauteil erreichbar ist. Dies kann eine Gesamtzahl der Aufnahmeelemente verringern und so eine Platzersparnis und folglich eine Kostenersparnis bewir-ken. Zudem bleibt eine Gesamtausbeute der Chips im Wesentlichen konstant, da kein zusätzlicher Platz für die Haltestruktur auf dem Wafer benötigt wird, der auf Kosten der Anzahl der m-LED geht .

Beispielsweise kann ein Aufnahmeelement einander gegenüberlie gend angeordnete Kontaktflächen aufweisen, die dann jeweils mit der in dieser Richtung angrenzenden m-LED in mechanischen Kon takt stehen. Die Aufnahmeelemente können dann derart über eine Fläche des Trägersubstrates verteilt und angeordnet werden, dass eine minimale Anzahl von Aufnahmeelementen für einen sicheren Halt der m-LEDs verwendet wird. Dies kann beispielsweise für einen effektiven Einsatz eines Transferwerkzeugs vorteilhaft sein, um eine effektive und schnelle Aufnahme der m-LEDs zu ermöglichen. Gemäß einem Aspekt sind die Aufnahmeelemente der-art am Trägersubstrat angeordnet, dass eine m-LED von genau drei Aufnahmeelementen gehalten wird. Die Wahl von drei Aufnahmeele menten kann hier insofern ein vorteilhafter Kompromiss sein, als dass hier eine gute räumliche Stabilisierung in Kombination mit einer vorteilhaften Verteilung der Haltekräfte erreicht werden kann. Ein Verschieben oder Verkippen, insbesondere in lateraler Richtung auf dem Trägersubstrat kann hier effektiv verhindert werden. Dabei kann ein Aufnahmeelement an verschie denen lateralen Bereichen in X-Richtung und Y-Richtung am Mik rochip angreifen, beispielsweise mittig, außermittig oder an einer Kante oder Ecke. Es können auch mehrere Aufnahmeelemente an ein und derselben Seite einer m-LED angeordnet sein.

Gemäß einem Aspekt ist zum Herausbewegen der m-LEDs aus der Trägerstruktur eine Delaminationsschicht an der m-LED oder am Aufnahmeelement vorgesehen. Der Begriff Delamination soll hier einen Ablöseprozess beschreiben, der beim Kontakt von zwei Flä chen, oder allgemeiner, der Verbindung von zwei Schichten auf-tritt. Dies kann gleichartige Materialien, aber auch Material verbindungen oder verschiedene Materialoberflächen betreffen.

Das bewusste Schaffen einer sogenannten Delaminationsschicht soll Bruchvorgänge oder materialzerstörende oder strukturver ändernde Vorgänge verhindern und stattdessen ein zerstörungs freies Ablösen der Schichten oder Flächen voneinander bewirken. Hierbei können bestimmte Kombinationen aus Materialien verwen det werden, beispielsweise eine Kombination von Si02 und AI2O3, aber auch die Verwendung von nichtoxidierenden Metallen wie Silber, Gold oder ähnlichen Materialien in Kombination mit einem Dielektrikum wie Si02. In einem Aspekt ist somit die Oberfläche des Aufnahmeelements mit der Delaminationsschicht umgeben, so dass zwischen der m-LED und Aufnahmeelement die Delaminations schicht ausgebildet ist. Die Delaminationsschicht kann nur we nige nm dick sein, beispielsweise im Bereich von 5 nm bis 50 nm. Die Delaminationsschicht kann in einem Aspekt auch als Ätz-stoppschicht ausgebildet sein oder ebenso optional sich über weitere Teile der Trägerstruktur erstrecken.

Gemäß einem Aspekt sind die Aufnahmeelemente in einem Mesagraben eines Halbleiterwafers angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist grundsätzlich eine optimale Platzausnutzung auf einem Wafer zur Erhöhung der Ausbeute wünschenswert. Haltestrukturen für m-LEDs beanspruchen häufig zusätzlichen Platz. Im Herstellungsprozess werden durch verschiedene Verfahrensschritte dreidimensionale Strukturen geschaffen, bei denen am Ende beispielsweise eine m-LED als Erhebung oder Mesa ausgebildet ist. Zwischen diesen einzelnen m-LEDs bilden sich sogenannte Mesagräben.

Der Begriff Mesagraben soll dabei eine vergleichsweise steile flankenartige Ausprägung an den Seiten einer m-LED beschreiben, wobei der Graben, d.h. der Bereich ohne Epitaxie die dazwi schenliegende tiefe Struktur referenziert . Beispielsweise kann der Mesagraben eine Flankensteilheit im Bereich 30° bis 75°, insbesondere von 45° aufweisen. Der Gedanke ist hier nun, das Aufnahmeelement genau in diesem ohnehin verfügbaren räumlichen Bereich anzuordnen, ohne zusätzlichen Platz auf dem Wafer zu beanspruchen. Hierdurch kann eine bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes auf dem Wafer erreicht werden.

Gemäß einem Aspekt sind die Trägerstruktur und die Aufnahmeele-mente einstückig ausgeführt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Aufnahmeelemente Teil des Trägersubstrates sind. Das Trägersubstrat kann hier beispielsweise wiederum ein Wafer sein, aber auch ein PCB-Board, Folie, Frame oder ähnliche Struktur. In den letzteren Fällen bedeutet dies, dass die Aufnahmeelemente selbst aus einem anderen Material und/oder Struktur wie das Trägersubstrat bestehen. Dies kann in einem Herstellungsprozess beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die ursprünglich vorhandenen Waferstrukturen über die verschiedenen Verfahrens schritte örtlich begrenzt gezielt erhalten werden und beispiels-weise nicht durch Ätzvorgänge entfernt werden. Diese Strukturen dienen dann als Aufnahmeelemente und Haltestruktur für die fer tigen m-LEDs .

In einem Aspekt sind die Aufnähmeelernente ausgeführt, einen m-LED seitlich und von einer Unterseite der m-LED zu halten. Um eine m-LED auf einem darunterliegenden Trägersubstrat zu hal ten, kann es einerseits sinnvoll sein, eine Teilkontaktfläche oder Auflagefläche zu schaffen, die einen mechanischen Anschlag in Z-Richtung, also in Richtung des Trägersubstrates bietet. Gleichzeitig kann eine räumliche Fixierung in lateraler Rich tung, also in X-Richtung und Y-Richtung dadurch erfolgen, dass zusätzlich ein seitlicher Halt vorgesehen ist. Auf diese Weise kann einerseits in Richtung des Trägersubstrates und in late raler Richtung eine stabile räumliche Fixierung erreicht wer-den, andererseits kann in Z-Richtung weg vom Trägersubstrat ein leichtes Abheben der m-LEDs durch einen Transferprozess bzw. ein Transferwerkzeug ermöglicht werden.

In einem Aspekt weisen die Aufnahmeelemente relativ zur Trä-gersubstratebene schräg wegführende m-LED-Halteflächen auf, so-dass sich beim Herausbewegen der m-LEDs weg von den Aufnahme elementen eine Haltekraft auf die m-LED verringert. Mit anderen Worten entfernen sich die Halteflächen von der m-LED weg, je weiter die m-LED in Richtung weg vom Trägersubstrat bewegt wird. Dies kann auch so verstanden werden, dass sich eine Haltekraft sukzessive verringert, wenn die m-LED beispielsweise durch ein Transferwerkzeug von der Trägerstruktur weggehoben wird. Dies soll vor allem vorteilhaft eine Verringerung der notwendigen Kraft zum Abziehen der m-LED bewirken, um insbesondere Laufzei-ten der Prozessschritte zu verringern und Qualität eines Trans ferprozesses zu erhöhen.

Herkömmlicherweise gibt es verschiedene Möglichkeiten eines Transfers von Chips von einem Trägerwafer auf ein entsprechendes Zielsubstrat.

Im Stand der Technik sind Transferverfahren wie Laser-Transfer-Drucken oder „self-assembly" von einzelnen Mikroleuchtdioden-Chips aus einer Lösung oder elektrostatisch-aktivierte oder diamagnetische Transferprozess bekannt.

Eine Erweiterung dieser Konzepte wird mit dem hier offenbarten elektrostatischen Transfer näher erläutert. Dabei soll ein Ver fahren angegeben werden, mit welchem optoelektronische Halb leiterchips mit insbesondere kleinen Abmessungen, d.h. m-LEDs aufgenommen und abgelegt und gleichzeitig diejenigen m-LEDs, die bestimmte Defekte aufweisen, aussortiert werden können. Ferner soll eine entsprechende Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips geschaffen wer den .

Das vorgeschlagene Konzept basiert auf dem Aspekt, dass Elekt-ron-Loch-Paare in m-LEDs und generell in optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt werden. Die m-LEDs können jeweils eine Halbleiterschicht mit einem photosensitiven Bereich aufweisen, der auch als optisch aktiver Bereich bezeichnet wird. In dem optisch aktiven Bereich können Ladungsträger bzw. Elektron-Loch-Paare durch eine entsprechende Anregung, insbesondere durch einfallendes Licht, erzeugt werden. Ein Elektron-Loch-Paar besteht aus einem Defektelektron und einem Elektron, das durch die Absorption von Energie aus seinem Grundzustand im Kristall in einen angeregten Zustand versetzt wurde.

Durch geeignete Eigenschaften des Halbleitermaterials, wie bei spielsweise zwei Bereiche mit unterschiedlichen Konzentrationen von Dotierstoffen, wie einem p-n-Übergang, können die Elektron-Loch-Paare voneinander getrennt werden. Dadurch werden in den jeweiligen Halbleiterchips Ladungen erzeugt, die außerhalb der Halbleiterchips ein Dipolfeld erzeugen. Dieser Vorgang ist auch als photovoltaischer Effekt bekannt. Die Höhe des von einem jeweiligen Halbleiterchip erzeugten Dipolfelds hängt von Eigen schaften des Halbleiterchips ab. Halbleiterchips können De fekte, wie zum Beispiel Kurzschlüsse, Nebenschlüsse oder gerin gere Effizienz, aufweisen, die typischerweise zu einem beschleu nigten Abfließen der durch die Anregung erzeugten Ladungen und damit zu einem verringerten Dipolfeld führen.

Weiterhin wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ein Aufnah mewerkzeug bereitgestellt, welches dazu dient, die m-LEDs bzw. die optoelektronischen Halbleiterchips aufzunehmen und an vor gegebenen Stellen bzw. Orten abzusetzen, beispielsweise auf ei-ner Platine, auf welche die m-LEDs montiert werden sollen. Die ser Vorgang wird in der englischsprachigen Fachliteratur auch als „pick and place" bezeichnet. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Aufnahmewerkzeug zumindest an bestimmten Stellen ein elektrisches Feld erzeugt, beispielsweise indem es an diesen Stellen elektrisch geladen wird. Die m-LEDs werden während oder nach der Erzeugung der Elektron-Loch-Paare von dem Aufnahme werkzeug aufgenommen.

Das von dem Aufnahmewerkzeug generierte elektrische Feld wech-selwirkt mit den Dipolfeldern der optoelektronischen Halb leiterchips, wodurch eine anziehende oder auch abstoßende Kraft zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den optoelektronischen Halb leiterchips erzeugt wird. Die elektrostatische Wechselwirkung bzw. Kraft kann eine Wechselwirkung bzw. Kraft, die zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den optoelektronischen Halbleiterchips auch ohne die durch die Elektron-Loch-Paare bewirkten elektri schen Dipolfelder herrscht, überlagern. Beispielsweise kann zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den jeweiligen optoelektro nischen Halbleiterchips eine van der Waals-Anziehung oder eine elektrostatische Anziehung auch ohne die durch die Anregung erzeugte Dipolladung bestehen. Durch die zusätzliche elektro statische Anziehung kann eine Schwelle überwunden werden, ober halb derer die m-LEDs von einem Träger, auf dem die m-LEDs angeordnet sind, gelöst werden und von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen werden.

Die Kraft zum Abnehmen der optoelektronischen Halbleiterchips vom Träger kann größer sein als die Kraft, die zum Halten der abgenommenen optoelektronischen Halbleiterchips durch das Auf-nahmewerkzeug benötigt wird. Unter Umständen kann daher die elektrostatische Kraft nur zum Abnehmen und nicht zum Halten der optoelektronischen Halbleiterchips erforderlich sein. Folg lich ist das Vorhandensein der elektrischen Dipolfelder nur zum Abnehmen der optoelektronischen Halbleiterchips, aber nicht un bedingt danach zum Halten der optoelektronischen Halbleiter chips notwendig.

m-LEDs mit bestimmten Defekten, zum Beispiel Kurzschlüssen, Ne benschlüssen, geringer Effizienz oder anderen Defekten, haben bei einer Anregung ein geringeres Dipolfeld als m-LEDs ohne derartige Defekte. Dementsprechend ist die elektrostatische Wechselwirkung zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den defekten m-LEDs so gering, dass diese von dem Aufnahmewerkzeug nicht aufgenommen werden können und auf dem Träger Zurückbleiben. Mit anderen Worten wird die elektrostatische Wechselwirkung zwi schen dem Aufnahmewerkzeug und den m-LEDs so gewählt, dass nur in funktionsfähigen m-LEDs die wirkende Kraft ausreichend stark ist. Anders ausgedrückt wird das von dem Aufnahmewerkzeug ge nerierte elektrische Feld so gewählt, dass nur in Wechselwirkung mit funktionsfähigen m-LEDs die resultierende elektrostatische Kraft ausreicht, um die m-LEDs abzuheben. Bei defekten m-LEDs die ein geringeres Dipolfeld haben, ist die Wechselwirkung nicht ausreichend groß .

Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht es daher, dass defekte m-LEDs nicht aufgenommen und dementsprechend auch nicht montiert werden, wodurch der Reparaturaufwand, der durch die Montage defekter optoelektronischer Halbleiterchips verursacht wird, erheblich reduziert werden kann. Hierbei sei noch zu erwähnen, dass die Wechselwirkung auch von der Masse oder Größe der m-LEDs abhängt und so für eine nominelle Größe entsprechend ge wählt werden muss, so dass eine funktionsfähige m-LED gerade anhaftet .

Durch eine geeignete Ausgestaltung kann alternativ bewirkt wer den, dass m-LED oder optoelektronische Halbleiterchips mit be stimmten Defekten, die das Dipolfeld verringern, von dem Auf nahmewerkzeug aufgenommen werden und „gute" m-LEDs mit höheren Dipolfeldern von dem Aufnahmewerkzeug abgestoßen werden und auf dem Träger Zurückbleiben. Auch diese Ausgestaltung bewirkt eine Trennung von guten und defekten m-LEDs und optoelektronischen Halbleiterchips .

Das Aufnahmewerkzeug kann aus einem geeigneten Material gefer tigt sein, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Beispielsweise kann das Aufnahmewerkzeug Polydimethylsiloxan (kurz: PDMS) auf-weisen, in welches Metallkontakte eingebettet sind. Die Metall kontakte können an eine elektrische Spannungsquelle angeschlos-sen sein, um das PDMS-Material zur Erzeugung des elektrischen Felds entsprechend zu laden. Weiterhin kann das Aufnahmewerk zeug aus einem geeigneten elektrisch geladenen Material gefer tigt sein, welches von sich aus ein elektrisches Feld erzeugt.

Eine weitere Option zur Erzeugung des elektrischen Felds besteht darin, das elektrische Feld zum Beispiel durch Kontakte inner halb oder an der Oberfläche des Aufnahmewerkzeugs und eine elektrische Spannung zu generieren. Das elektrische Feld kann sich auch zwischen dem Aufnahmewerkzeug und einem elektrischen Kontakt erstrecken, wobei sich die m-LEDs zwischen dem Aufnah mewerkzeug und dem elektrischen Kontakt befinden. Der elektri sche Kontakt kann beispielsweise der Träger sein, auf dem die m-LEDs oder optoelektronischen Halbleiterchips abgelegt sind, oder in diesen integriert sein.

Die m-LEDs können auf einem Halbleiterwafer hergestellt und anschließend, beispielsweise durch Sägen, vereinzelt werden. Nach dem Vereinzeln können die m-LEDs mit Hilfe des hier be schriebenen Verfahrens auf eine Platine oder einen anderen Trä-ger montiert werden. Ebenso ist es möglich mit diesem Verfahren nicht nur einzelne m-LEDs, sondern auch m-LED Module oder klei nere Arrays von zusammenhängenden m-LEDs zu transferieren. In diesem Zusammenhang sei auf die in dieser Anmeldung beschrie benen m-LED Module oder Strukturen verweisen, die mit Hilfe des vorgeschlagenen Transferverfahrens einfach transferiert werden können .

Für m-LEDs können aufgrund ihrer geringen Abmessungen und ge gebenenfalls großen Anzahl keine herkömmlichen Verfahren wirt-schaftlich eingesetzt werden, bei denen die LEDs zunächst ge testet und dann auf eine Platine montiert werden. Das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren ermöglicht es im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren, defekte m-LEDs vor der Montage auszusortieren.

Die Anregung der m-LEDs zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare kann durch die Bestrahlung der m-LEDs mit Licht, insbesondere UV-Licht, erfolgen. Das Lichtspektrum muss eine Wellenlänge o-der einen Wellenlängenbereich aufweisen, der eine Anregung, insbesondere eine Photolumineszenzanregung, ermöglicht. Insbe sondere muss die Anregungsstrahlung eine höhere Energie als die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte Strahlung aufweisen, damit Elektron lochpaare direkt erzeugt werden kön nen. Folglich muss die Wellenlänge der Anregungsstrahlung kür-zer sein als die Wellenlänge der von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Strahlung. Beispielsweise emittie ren blaue m-LEDs Licht bei ca. 460 nm. Die Anregungsstrahlung sollte in diesem Fall eine Wellenlänge von 440 nm oder kürzer aufweisen, beispielsweise eine Wellenlänge von ca. 420 nm.

Das zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare verwendete Licht kann durch das Aufnahmewerkzeug auf die m-LEDs fallen. Um dies zu ermöglichen, kann das Aufnahmewerkzeug zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das für das Licht zumindest teilweise transparent bzw. durchlässig ist. Weiterhin können Öffnungen oder Lichtleiter in das Aufnahmewerkzeug integriert sein, durch die das Licht zu den m-LEDs gelangt.

Die m-LEDs oder Halbleiterchips können vor dem Aufnehmen durch das Aufnahmewerkzeug auf einem Träger bzw. einem Substrat an geordnet sein. Das zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare ver wendete Licht kann durch den Träger bzw. das Substrat auf die m-LEDs fallen. Zu diesem Zweck kann der Träger bzw. das Substrat zumindest teilweise aus einem Material gefertigt sein, das für das Licht zumindest teilweise transparent bzw. durchlässig ist, oder aber es können Öffnungen oder Lichtleiter in den Träger bzw. das Substrat integriert sein.

Alternativ kann das Licht seitlich oder schräg auf die m-LEDs bzw. allen optoelektronischen Halbleiterchips gestrahlt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass nicht in allen m-LEDs oder opto elektronischen Halbleiterchips, sondern nur selektiv in einigen der Bauelemente Elektron-Loch-Paare erzeugt werden. Beispiels-weise kann eine Mehrzahl von auf einem Wafer gefertigten m-LEDs bereitgestellt werden und die Elektron-Loch-Paare werden nur in ausgewählten m-LEDs der Mehrzahl von optoelektronischen Halb leiterchips erzeugt. Dann werden bis auf die defekten m-LEDs dieser Auswahl auch nur diese m-LEDs von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen. Das selektive Anregen der m-LEDs kann beispiels weise dadurch erfolgen, dass das Licht zur Erzeugung der Elekt-ron-Loch-Paare durch eine Maske geführt wird.

Eine weitere Möglichkeit, um nur eine Auswahl der m-LEDs auf-zunehmen, besteht darin, dass das Aufnahmewerkzeug nur in vor gegebenen Bereichen ein elektrisches Feld erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, indem die in das Auf nahmewerkzeug eingebetteten Metallkontakte zumindest teilweise individuell ansteuerbar sind. Mittels diese Auswahl ist es mög-lieh, geeignete Abstande von aufzunehmenden m-LEDs zu bilden (z.B. nur jede dritte, vierte, zehnte usw. ) . Die Abstände können so gewählt sein, dass die aufgenommenen m-LEDs direkt auf die Zielmatrix gesetzt werden können.

Gemäß einer Ausgestaltung weist das Aufnahmewerkzeug eine Mehr zahl von Erhebungen bzw. Stempeln an einer Oberfläche auf, die den m-LEDs zugewandt ist. Beim Absenken des Aufnahmewerkzeugs kommen nur die Erhebungen mit den optoelektronischen Halbleiter chips in Kontakt, so dass nur die Erhebungen m-LEDs aufnehmen. Die zwischen den Erhebungen sowie die außerhalb der Erhebungen liegenden Bereiche nehmen keine optoelektronischen Halbleiter chips auf. Auch hier können die Erhebungen in vordefinierten Abständen angeordnet sein, die den zu besetzenden Plätzen einer Zielmatrix entsprechen. In dieser Anmeldung ist ein weiteres Konzept offenbart, welches diesen Aspekt weiterführt.

Alternativ kann das Aufnahmewerkzeug zumindest in einem Bereich eine durchgehend ebene Oberfläche aufweisen, die für das Auf nehmen der m-LEDs bestimmt ist. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität, da m-LEDs oder optoelektronische Halbleiterchips, die in unterschiedlichen Mustern und/oder mit unterschiedlichen Abständen angeordnet sind, aufgenommen werden können.

Weiterhin kann das Aufnahmewerkzeug die Form eines Zylinders haben, der zur Aufnahme der m-LEDs über die m-LEDs gerollt wird. Beispielsweise kann das Aufnahmewerkzeug wie die Trommel eines Laserdruckers ausgestaltet sein. Zum Aufnehmen der m-LEDs kann das zylinderförmige Aufnahmewerkzeug über die m-LEDs bewegt werden. Alternativ kann die Drehachse des zylinderförmigen Auf nahmewerkzeugs ortsfest sein und der Träger mit den optoelekt ronischen Halbleiterchips kann unter dem Aufnahmewerkzeug durchgeschoben werden.

Zum Ablegen der m-LEDs kann die elektrische Ladung des Aufnah mewerkzeugs über die Metallkontakte geändert werden. Beispiels weise können die Metallkontakte umgepolt werden. Dies führt zu einer abstoßenden elektrischen Wechselwirkung zwischen dem Auf-nahmewerkzeug und den durch die Elektron-Loch-Paare polarisier ten m-LEDs . Dadurch fallen die m-LEDs auf oder werden auf die Zielmatrix gestoßen.

Weiterhin kann die Ladung auch nur an bestimmten Stellen oder in bestimmten Bereichen des Aufnahmewerkzeugs geändert werden, so dass selektiv bestimmte m-LEDs abgelegt werden.

Eine weitere Möglichkeit, um die m-LEDs abzulegen, besteht da rin, dass der Träger bzw. das Substrat, auf den die m-LEDs aufgebracht werden, eine Haftkraft erzeugt, welche größer als die anziehende Kraft zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den m-LEDs ist. Beispielsweise kann die Oberfläche des Trägers bzw. des Substrats mit einem Klebstoff, einem Lack, einem Lotmaterial oder anderen geeigneten Materialien beschichtet sein. Weiterhin können die m-LEDs mittels mechanischer Kräfte von dem Aufnah mewerkzeug gelöst werden, beispielsweise durch Abscheren oder Beschleunigungskräfte .

Gemäß einer Ausgestaltung berührt das Aufnahmewerkzeug die m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips zu deren Aufnahme direkt. Während des Transfers der optoelektronischen Halb leiterchips hält das Aufnahmewerkzeug diese mittels Van-der-Waals-Kräften.

Ein weiterer Aspekt betrifft eine Vorrichtung, welche zum Auf nehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips be stimmt ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise ein Bestückungs automat sein oder in einen Bestückungsautomaten integriert sein.

Die Vorrichtung umfasst ein Anregungselement zur Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren in m-LEDs oder optoelektronischen Halb leiterchips und ein Aufnahmewerkzeug zum Aufnehmen und Ablegen der m-LEDs bzw. der optoelektronischen Halbleiterchips. Durch die Elektron-Loch-Paare werden in der Umgebung der m-LEDs bzw. der optoelektronischen Halbleiterchips elektrische Dipolfelder generiert. Das Aufnahmewerkzeug ist derart ausgebildet, dass es ein elektrisches Feld erzeugt, welches mit den elektrischen Dipolfeldern der m-LEDs oder optoelektronischen Halbleiterchips wechselwirkt, um diese aufnehmen zu können. Die aufgenommenen m-LEDs bzw. der optoelektronischen Halbleiterchips werden zu vorgegebenen Stellen transferiert und dort abgelegt.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Anregungselement derart aus-gebildet, dass es Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge oder einem vorgegebenen Wellenlängenbereich zur Erzeugung der Elekt-ron-Loch-Paare in den m-LEDs oder optoelektronischen Halb leiterchips erzeugt. Das Anregungselement kann beispielsweise eine Lichtquelle und/oder einen Lichtleiter umfassen.

Das Anregungselement kann derart angeordnet sein, dass das Licht zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch das Aufnahmewerk zeug oder durch einen Träger, auf dem die m-LEDs angeordnet sind, auf die m-LEDs fällt. Das Aufnahmewerkzeug kann an einer den m-LEDs bzw. den optoelektronischen Halbleiterchips zuge wandten Oberfläche eine Mehrzahl von Erhebungen aufweisen. Die m-LEDs bzw. die optoelektronischen Halbleiterchips können von den Erhebungen des Aufnahmewerkzeugs aufgenommen werden.

Alternativ kann zumindest ein Bereich einer den m-LEDs oder optoelektronischen Halbleiterchips zugewandten Oberfläche des Aufnahmewerkzeugs durchgehend eben sein und dazu ausgebildet sein, die m-LEDs oder die optoelektronischen Halbleiterchips aufzunehmen .

Weiterhin kann die Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips die oben beschrie benen Ausgestaltungen des Verfahrens zum Aufnehmen und Ablegen von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips aufweisen.

Ein weiterer Aspekt für die Realisierung von m-Displays betrifft eine Lösung, bei denen für den Transport und die Positionierung von m-LEDs auf einem Backplanesubstrat ein zweifacher Transfer prozess verwendet wird, wobei ein Zwischenträger in der Ziel-große des Arrays, insbesondere des Displays, ausgebildet wird und eine identische m-LED-Dichte wie der Wafer aufweist, auf dem die m-LED gefertigt sind. Beim Transfer auf das Zielsubstrat wird ein Ausdünnen der Mikrochips ausgeführt, wobei im besten Fall die Mikrochips einer Farbe durch einen entsprechend großen Transferstempel in einem einzigen Transferschritt je Farbe Rot, Grün, Bau vom Zwischenträger auf das Zielsubstrat transferiert wird. Eine mittlere Anzahl an Transferschritten pro Array lässt sich mittels eines derartigen zweistufigen Transferprozesses wirksam reduzieren, und zwar um mehr als eine Größenordnung. Es ergibt sich so eine Kosteneinsparung bei der Herstellung groß flächiger m-Displays durch Reduzierung der Anzahl an Stempel schritten durch die Verwendung eines Zwischenträgers

Nach einigen Aspekten wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anzahl (n oder weniger) von Arrays A optoelektronischer Pixel, die insbesondere m-Displays sind. Das Verfahren kann zudem für die jede der Farben Rot, Grün und Blau ausgeführt werden. In einem ersten Schritt werden auf einem Wafer bzw. Trägersubstrat eine Vielzahl von m-LEDs mit einer ersten Dichte erzeugt. Dann wird mittels eines ersten Transferstempels ein erster Transfer vorgenommen, der die m-LEDs auf einen Zwischenträger mit der ersten Dichte überträgt. Sodann wird ein zweiter Transferschritt mittels eines zweiten Transferstempels ausgeführt. Bei diese werden die m-LEDs mit einer zur ersten Dichte um einen Faktor n (n insbesondere ganzzahlig) kleineren zweiten Dichte von dem Zwischenträger auf ein Zielsubstrat übertragen. Dabei stellt das Zielsubstrat für ein jeweiliges der Arrays eine gemeinsame Arrayfläche, insbesondere für alle drei Farben, bereit, wobei die Größe des Zwischenträgers zu der des zweiten Transferstem-pels gleich oder größer ist und die Größe des zweiten Transfer stempels zu der Arrayfläche gleich oder um einen Faktor k (k insbesondere ganzzahlig kleiner ist.

In einem weiteren Aspekt kann ein Zwischenträger bereitgestellt werden, auf dem vom Trägersubstrat abgenommenen Modulbereiche vom ersten Transferstempel abgesetzt werden können. Der Zwi schenträger kann mehrere Modulbereiche aufweisen. Es wird so ein Zwischenträger bereitgestellt, auf den Modulbereiche tem porär komplett transferiert werden können, jedoch in einem zwei-ten Transferschritt ebenso wieder abgenommen werden können, um so auf ein finales Zielsubstrat zu transferieren.

Die m-LEDs auf einem Trägersubstrat können in der Form herge stellt werden, dass diese mittels Ankerelementen einzeln bezie-hungsweise parallel vom Trägersubstrat abgenommen werden kön nen. Die Haftkraft am Zwischenträger muss dabei stärker sein als die Haftkraft der m-LEDs an dem ersten Transferstempel. Bei einer zweiten Abnahme der m-LEDs vom Zwischenträger muss die Haftkraft der m-LEDs am zweiten Transferstempel entsprechend größer sein als die Haftkraft am Zwischenträger. Ebenso muss durch eine geeignete Wahl der Haftverbindung, beispielsweise mittels Kleber, Intervias oder Löten auf dem Zielsubstrat der Transfer vom zweiten Transferstempel auf die finale Substrat oberfläche möglich sein. Die Abstimmung von Haft- und Freigabe-kräften durch eine geeignete Materialauswahl und eine geeignete Prozessführung für die beiden Stempelprozesse führt zur Bereit stellung einer Startstruktur.

Hierzu wird eine Startstruktur vorgeschlagen, die eine zweistu fige Verwendung von Ankerelementen nutzt. Zum einen werden An kerelemente für ganze Modulbereiche verwendet, auf denen viele Tausende beziehungsweise viele Millionen von m-LEDs angeordnet sind. Zum anderen werden Ankerelemente für den Transfer der m-LEDs vom Zwischenträger auf das Zielsubstrat verwendet.

Nach einem weiteren Aspekt können beim Erzeugen der m-LEDs, diese mit jeweiligen Modulbereichen gemeinsam erzeugt werden, die jeweils mit dem Trägersubstrat verbunden erzeugt werden können. Gemäß einer weiteren Ausführung können beim Erzeugen der m-LEDs zwischen den Modulbereichen und dem Wafer erste An kerelemente zum Verbinden mit einer ersten Haftkraft und/oder zwischen den m-LEDs und den Modulbereichen zweite Ankerelemente zum Verbinden mit einer zweiten Haftkraft ausgebildet werden.

Ein weiter Gesichtspunkt betrifft die Abhebekraft. Eine Abhe bekraft ist eine Kraft, die mindestens angewendet werden muss, um ein Abheben auszuführen. So kann beim Ausführen der ersten Transferschritte die Abhebekraft des abhebenden ersten Trans ferstempels größer als die erste Haftkraft und kleiner als die zweite Haftkraft derart eingestellt werden, dass die Modulbe reiche von dem Wafer abgehoben und zum Zwischenträger übertragen werden können. Entsprechend ist es in einem weiteren Aspekt denkbar, dass beim Ausführen der zweiten Transferschritte die Abhebekraft des abhebenden zweiten Transferstempels größer als die zweite Haftkraft derart eingestellt ist, dass die Mikrochips von den Modulbereichen abgehoben und zum Zielsubstrat übertra gen werden können.

In einem anderen Aspekt ist zwischen Wafer und Modulbereichen und/oder zwischen m-LEDs und Modulbereichen Freigabeelemente derart ausgebildet, dass nach deren Entfernen jeweils eine erste und/oder eine zweite definierte Haftkraft eingestellt ist. Ebenso ist es denkbar, dass beim Erzeugen der m-LEDs zwischen den Modulbereichen und dem Wafer zusätzlich erste Freigabeele mente zum Verbinden mit einer zusätzlichen ersten Haftkraft und/oder zwischen den Mikrochips und den Modulbereichen zusätz lich optionale zweite Freigabeelemente zum Verbinden mit einer zusätzlichen zweiten Haftkraft ausgebildet werden, durch ein vorheriges Entfernen der ersten Freigabeelemente kann die zu sätzliche erste Haftkraft bis auf null verkleinert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann beim Ausführen der ersten Transferschritte die Abhebekraft des abhebenden ersten Trans ferstempels größer als die gesamte erste Haftkraft und kleiner als die gesamte zweite Haftkraft derart eingestellt werden, dass die Modulbereiche von dem Wafer abgehoben und zum Zwischenträger übertragen werden können. Alternativ oder zusätzlich dazu kann beim Ausführen der zweiten Transferschritte die Abhebekraft des abhebenden zweiten Transferstempels größer als die gesamte zweite Haftkraft derart eingestellt werden, dass die Mikrochips von den Modulbereichen abgehoben und zum Zielsubstrat übertra gen werden können.

In einem weiterführenden Aspekt hierzu kann mittels vorherigen Entfernens der zweiten Freigabeelemente die zusätzliche zweite Haftkraft bis auf null verkleinert werden. Auf diese Weise muss die Abhebekraft des abhebenden zweiten Transferstempels gegen-über der Abhebekraft des abhebenden ersten Transferstempels nicht größer sein.

Gemäß einer weiteren Ausführung können zum Ausführen der zweiten Übertragungsschritte für die Haftung der Modulbereiche auf dem Zwischenträger, Materialien mit einer zu der zweiten definier ten Haftkraft größeren Haftkraft verwendet werden. Die zweite Haftkraft wird für den zweiten Übertragungsschritt mittels se paraten Ankerelementen und gegebenenfalls Freigabeelemente ent sprechend eingestellt. Es ist denkbar, zum Ausführen der ersten Übertragungsschritte Anhebeelemente unmittelbar an den Modul bereichen zum Anheben und Übertragen der Modulbereiche auf den Zwischenträger auszubilden.

Ein weiterer Gesichtspunkt beschäftigt sich mit der Korrekten Positionierung der Modulbereiche auf dem Zwischenträger oder auch dem Zielsubstrat. In einem Aspekt hierzu sind zum Ausführen der ersten Übertragungsschritte Positionierungselemente unmit telbar an den Modulbereichen zum positionsgenauen Übertragen der Modulbereiche auf den Zwischenträger ausgebildet. Diese Po sitionierungselemente dienen der Orientierung für den ersten Transferstempel. Die Positionierungselemente können mittels der Anhebeelemente bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung können zum Ausführen der zweiten Übertragungsschritte Abgreifelemente an dem zweiten Transfer stempel zum Ausdünnen der m-LEDs in die zweite Dichte ausgebil det werden. Diese Abgreifelemente weisen eine Dichte auf, die der zweiten Dichte eines Displays entsprechen.

Nach einem anderen Aspekt kann die Größe des rechteckigen ersten Transferstempels zu der Größe des runden Trägersubstrats derart um den Faktor s kleiner gewählt werden, dass die Größe einer Fläche verlorener m-LEDs am Rand des Trägersubstrats für das erste Übertragen zum vollständigen Bestücken der Aufnahmefläche klein, insbesondere je Farbe kleiner gleich 20% oder kleiner gleich 30% der Trägersubstratfläche ist. Alternativ hierzu kann die Größe des rechteckigen ersten Transferstempels zu der Größe des Zwischenträgers derart um den Faktor r kleiner gewählt wer-den, dass die Anzahl der ersten Transferschritte r für das erste Übertragen zum vollständigen Bestücken des Zwischenträgers klein, insbesondere je Farbe kleiner gleich 10 oder kleiner gleich 50 ist.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Form des Zwischenträ gers, der Form des zweiten Transferstempels und diese insbeson dere der Form der Arrayfläche entsprechen. Die Form des Arrays optoelektronischer Pixel kann rechteckig, trapezförmig, drei-eckig oder polygonal sein, abgerundete Ecken haben, oder eine andere Freiform sein. Gemäß einer weiteren Ausführung kann der Zwischenträger mit getesteten Modulbereichen von einem Trä gersubstrat oder von verschiedenen Trägersubstraten bestückt werden. Gemäß einer weiteren Ausführung können die Abstände zwischen den m-LEDs auf dem jeweiligen Wafer, dem Abstand zwi schen den m-LEDs auf dem Zwischenträger entsprechen.

Gemäß einer weiteren Ausführung können die Abstände zwischen m-LEDs auf einem jeweiligen Zwischenträger und auf einem jewei-ligen Zielsubstrat in einer x-Richtung zu denen einer y-Richtung verschieden sein. Gemäß einer weiteren Ausführung kann das Zielsubstrat Modulbereichen von mehreren Zwischenträgern be stückt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Farbe der Mikrochips eines jeweiligen Zwischenträgers einfarbig rot, grün oder blau sein und aus drei Zwischenträgern, die zueinander verschieden farbige Mikrochips aufweisen, zusammen die Anzahl von n Farb-Arrays ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführung können zwischen Wafer und Mo dulbereichen zuerst erste Freigabeelemente und danach zwischen Mikrochips und Modulbereichen zweite Freigabeelemente selektiv entfernt werden.

Neben der der Struktur einer m-LED und verschiedenen Verfahren zu deren Herstellung sind ebenso Aspekte zur Lichtauskopplung wesentlich für die Realisierung der hierin beschriebenen Mög lichkeiten .

In einem Aspekt kann eine rückseitige Auskopplung vorgesehen sein. Dazu ist ein Halbleiterschichtenstapel mit einer ersten dotierten und einer zweiten dotierten Schicht vorgesehen, der auf einem Substrat angeordnet ist. Der von dem Schichtenstapel abgewandte Bereich des Substrats ist für die Lichtauskopplung ausgestaltet. Der Schichtenstapel umfasst einen aktiven Bereich der zwischen der ersten dotierten und der zweiten dotierten Schicht angeordnet ist. Der Schichtenstapel ist auf der dem Substrat abgewandten Oberfläche mit einer reflektierenden Kon-taktierung versehen. Die reflektierende Kontaktierung erstreckt sich isoliert von den dotierten Schichten über eine Seitenfläche entlang bis zu der Substratoberfläche. Die Form dieser reflek tierenden Kontaktierung ist kugel- oder paraboloid oder ellip-soidförmig, um das in der aktiven Schicht erzeugte Licht in Richtung des Substrats zu lenken. Das Substrat ist entweder sehr dünn oder transparent ausgestaltet. Weitere Maßnahmen zur Licht formung und/oder Auskopplung können auf der von dem Schichten stapel abgewandte Bereich des Substrats vorgesehen sein.

In den bisherigen Aspekten zur Verbesserung der Lichtauskopp lung lag unter anderem die Direktionalität des abgestrahlten Lichts im Fokus. Für viele Anwendungen wird jedoch eine lam-bertschen Abstrahlcharakteristik verlangt. Dies bedeutet, dass eine lichtemittierende Fläche idealerweise über ihre Fläche eine gleichmäßige Strahlungsdichte aufweist und sich daraus eine vertikal kreisförmige Verteilung der Strahlstärke ergibt. Für einen Betrachter erscheint diese Fläche aus verschiedenen Be trachtungswinkeln dann gleich hell. Hinzu kommt, dass sich eine derartige gleichförmige Verteilung durch nachgeordnete Licht-formungselemente leichter wieder formen lässt.

Es wird daher ein optisches Pixelelement zum Erzeugen eines Bildpunktes eines Displays vorgeschlagen, dass ein flächiges Trägersubstrat und wenigstens eine m-LED mit rückseitiger Aus-kopplung aufweist. Die m-LED bildet hierbei einen optischen Emitterchip. Unter einem flächigen Trägersubstrat ist bei spielsweise ein Silizium-Wafer, Halbleitermaterialien wie LTPS oder IGZO, Isolationsmaterial oder ähnliche geeignete flächige Trägerstruktur zu verstehen, die an ihrer Oberfläche eine Viel-zahl von nebeneinander angeordneten m-LEDs aufnehmen kann.

Funktion eines solchen Trägersubstrats ist unter anderem die Aufnahme von Funktionselementen wie ICs, Elektronik, Stromquel len für die m-LEDs, elektrischen Kontakten, Leitungen und An-Schlüssen, aber auch insbesondere die Aufnahme der lichtemit tierenden m-LEDs . Das Trägersubstrat kann dabei starr oder fle xibel ausgeführt sein. Typische Dimensionen eines Trägersub strats können beispielsweise bei 0,5 - 1,1 mm Dicke liegen.

Daneben sind auch beispielsweise Polyimid-Substrate mit Dicken im Bereich von 15 pm bekannt.

Die wenigstens eine m-LED ist an einer Bestückungsseite des Trägersubstrats angeordnet. Mit anderen Worten weist das Trä gersubstrat zwei sich gegenüberliegende Hauptflächen auf, die hier als Bestückungsseite und als Displayseite bezeichnet sind. Mit Bestückungsseite soll die häufig auch als Oberseite be-zeichnete Fläche des Trägersubstrats gemeint sein, welche die wenigstens eine m-LED aufnimmt und die gegebenenfalls weitere optische oder elektrische sowie mechanische Komponenten oder Schichten aufweist.

Die Displayseite soll die Seite des Trägersubstrats beschrei ben, die einem Betrachter zugewandt ist und auf dem die Bild punkte zur Anzeige wahrgenommen werden sollen. Zusätzlich wird eine Trägersubstratebene beschrieben, die sich parallel zu den beiden Hauptflächen des Trägersubstrates in derselben Ebene er streckt. Die wenigstens eine m-LED ist ausgeführt, Licht quer zur Trägersubstratebene in eine Richtung weg vom Trägersubstrat auszusenden. Diese Eigenschaft soll indes nicht ausschließen, dass Lichtanteile auch direkt oder indirekt in Richtung der Bestückungsseite des Trägersubstrats ausgesendet werden.

Am Pixelelement ist ein flächiges Reflektorelement vorgesehen. Diesem liegt der Gedanke zugrunde, dass durch eine Reflexion eine gleichmäßigere räumliche Verteilung des Lichts über die Fläche des Pixelelementes ermöglicht werden kann. Hierzu ist das Reflektorelement räumlich derart an der Bestückungsseite relativ zu der wenigstens einen m-LED angeordnet und hinsicht-lieh seiner Form und Beschaffenheit ausgeführt, dass von der wenigstens einen m-LED ausgesendetes Licht in Richtung des Trä gersubstrats reflektiert wird.

Mit anderen Worten wird das Reflektorelement in einen Bereich um die wenigstens eine m-LED platziert, durch den das emittierte Licht der m-LED passiert. Dieses Reflektorelement kann, gemäß einem Beispiel, ein separates vorgefertigtes Mikroelement sein, dass separat aufgebracht ist. Typische Dimensionen eines sol chen Reflektorelementes können je nach Ausführungsvariante im Bereich von 10 pm bis 300 pm Durchmesser, insbesondere zwischen 10 pm und 100 pm liegen. Gemäß einem Aspekt ist das Reflekto relement als reflektierende Beschichtung oder Schicht der we nigstens einen m-LED ausgeführt. Dabei kann gemäß einem Beispiel die wenigstens einen m-LED eine transparente oder teiltranspa-rente Beschichtung wie beispielsweise IGZO an seiner Oberfläche aufweisen, auf die dann wiederum eine reflektierende Schicht aufgebracht wird.

Die reflektierende Schicht kann beispielsweise metallisch aus-geführt sein oder ein Metall in einem Stoffgemisch aufweisen. Hierbei ist anzustreben, dass ein möglichst großer Anteil des von der wenigstens einen m-LED ausgesendeten Lichts reflektiert wird, um eine hohe Ausbeute zu erzielen. Das Trägersubstrat ist zumindest teilweise transparent ausgeführt, sodass vom Reflek- torelement reflektiertes Licht auf die Oberfläche der Bestü ckungsseite des Trägersubstrats trifft und sich durch das Trä gersubstrat ausbreitet. Dieses Licht tritt zumindest teilweise an der gegenüberliegenden Displayseite des Trägersubstrats aus und kann somit als Bildpunkt vom Betrachter wahrgenommen werden. Mit anderen Worten wird das emittierte Licht rückseitig oder rückwärtig an der gegenüberliegenden Displayseite des Trä gersubstrats ausgekoppelt. Durch die Reflexionseffekte, Bre chungseffekte und gegebenenfalls Dämpfungseffekte kann so eine vorteilhafte gleichmäßigere Ausleuchtung und homogenere Vertei lung der Leuchtstärke erreicht werden. Gemäß einem Beispiel ist das Reflektorelement derart angeordnet und ausgestaltet, dass eine lambertschen Abstrahlcharakteristik erreicht wird.

In einem Aspekt weist das Reflektorelement an seiner zu der wenigstens einen m-LED gerichteten Seite eine Diffusorschicht auf. Dies soll insbesondere zur Streuung des von der wenigstens einen m-LED reflektierten Lichts dienen. Alternativ oder zu sätzlich weist ein Reflektormaterial Diffusorpartikel auf. Mit Diffusion soll hier gemeint sein, dass eine weitere Streuung oder Verteilung des Lichts in einem umgebenden räumlichen Be reich erreicht werden soll. Hierdurch kann zusätzlich eine Streuung oder Verteilung des Lichts vorteilhaft beeinflusst werden und dadurch eine gleichmäßigere oder homogenere Vertei lung der Lichtstärke insbesondere an der Displayseite des Trä gersubstrats erreicht werden.

Eine Diffusorschicht kann als zusätzliche Schicht am Reflekto relement verstanden werden, die entweder durchgängig gleichmä ßig, aber auch unterbrochen oder nur teilweise aufgebracht sein kann. In einem Aspekt weisen die Diffusorschicht und/oder die Diffusorpartikel A1203 und/oder Ti02 auf. Diese Materialien können aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften eine Diffu sion des emittierten Lichts unterstützen. Während eine Dif- fusorschicht lediglich an der Oberfläche des Reflektors aufge bracht sein kann, können Diffusorpartikel beispielsweise Teil eines Stoffgemisches des gesamten Reflektors sein und somit einfacher herzustellen sein.

Gemäß einem Aspekt umgibt das Reflektorelement die wenigstens eine m-LED rund, polygonartig oder parabolisch. Die zugrunde liegende Überlegung kann darin gesehen werden, dass die wenigs tens eine m-LED in vielen Fällen eine räumlich breite Ab-Strahlcharakteristik aufweist. Das bedeutet, dass in einem wei ten Winkelbereich ausgehend von einer kleinen Fläche Licht aus gesendet wird. Hierbei ist es wünschenswert, dass ein möglichst großer Anteil dieses emittierten Lichts vom Reflektorelement erfasst wird und in Richtung der Displayseite des Trägersub-strats umgelenkt oder reflektiert wird. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine m-LED eine erste und eine zur Redundanz vorgesehene zweite m-LED umfasst. Diese kann bei einem fertigungsbedingten Ausfall der ersten m-LED deren Funktion übernehmen. Ansteuer- und Fer-tigungstechniken sind in dieser Anmeldung offenbart. Durch das Reflektorelement, welches beide m-LEDs umgibt wird so eine gleichmäßige Abstrahlung unabhängig davon welche der beiden m-LEDs im Betrieb aktiviert ist. In einem anderen Aspekt umgibt das Reflektorelement mindestens drei einzelne m-LED, die im Betrieb unterschiedliche Farbe abgeben. Damit kann für jedes Pixel eines m-Displays ein Reflektorelement vorgesehen sein.

Je nach Abstrahlcharakteristik der wenigstens einen m-LED sind, gemäß einem Beispiel, bogenförmige, runde, kuppelartige, kap-penartige oder ähnliche Formen des Reflektorelementes denkbar. Dabei kann, ebenfalls gemäß einem Beispiel, das Reflektorele ment einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein oder mit Ausspa rungen oder Unterbrechungen versehen sein. Gemäß einem weiteren Beispiel weist das Reflektorelement je nach Wellenlänge des Lichts unterschiedliche Reflexionseigenschaften auf. Dies kann beispielsweise durch Mikrostrukturen am Reflektorelement oder seine strukturelle Beschaffenheit erreicht werden.

Gemäß einem Beispiel ist das Reflektorelement als ebene Fläche ausgebildet, die senkrecht zur Trägersubstratebene über der we nigstens einen m-LED angeordnet ist. Gemäß einem Aspekt bildet das Reflektorelement einen elektrischen Kontakt der wenigstens einen m-LED. Die Überlegung ist hier, dass aufgrund der bei spielsweise metallischen Ausführung des Reflektorelementes eine gleichzeitige Verwendung als Anschlusskontakt für die m-LED in Betracht gezogen werden kann. Hierzu ist gemäß einem Beispiel eine elektrische Kontaktierung mit einem der Anschlüsse m-LED vorzusehen .

Gemäß einem Aspekt ist das Reflektorelement derart ausgestaltet und geformt, dass mindestens 90 % des von wenigstens einen m-LED ausgesendeten Lichts mit einem Winkel von 45° -90° relativ zur Trägersubstratebene auf die Bestückungsseite des Trägersub strates auftrifft. Gemäß einem Beispiel beträgt dieser Anteil mindestens 95 %, gemäß einem weiteren Beispiel mindestens 80 %. Der zugrundeliegende Gedanke ist das Bedürfnis nach einer mög lichst hohen Ausbeute. Dies bedeutet, dass ein möglichst großer Anteil des von wenigstens einen m-LED ausgesendeten Lichts an der Displayseite des Trägersubstrats austreten soll.

Ein Effekt, der bei flächigen transparenten oder teiltranspa renten Substraten auftreten kann, ist die Totalreflexion. Dies bedeutet, dass Licht, was in einem spitzen Winkel auf die Ober fläche der Bestückungsseite auftrifft, beim Eintritt in das dichtere Medium des Trägersubstrats gebrochen wird. In der Folge wird das Licht innerhalb des Trägersubstrats zwischen der Be stückungsseite und der Displayseite mehrfach reflektiert und tritt aufgrund der zu spitzen Winkel zu den Grenzflächen nicht mehr aus dem Trägersubstrat aus. Die Anteile sind in der Regel als Verluste zu betrachten. Um diese Verluste zu vermeiden, kann es wünschenswert sein, dass das Licht mit möglichst großem Win kel, idealerweise senkrecht, auf die Oberfläche der Bestückungs seite des Trägersubstrats auftrifft. Entsprechend wird das Re flektorelement ausgestaltet um diese Winkelverhältnisse zu schaffen und um insbesondere Crosstalk zwischen den Pixelele menten zu verringern. In einem Aspekt weist das Trägersubstrat Polyimid oder Glas auf. Polyimid ist ein Material, was insbe sondere für flexible Displays verwendet werden kann. Glas kann als mechanisch sehr stabiles Basismaterial für starre Displays dienen.

Gemäß einem Aspekt ist zusätzlich eine Passivierungsschicht zum Abschwächen oder Eliminieren der Reflexionen an Mesakanten der wenigstens einen m-LED vorgesehen. Unter einer Mesakante ist eine in der Regel steil abfallende Wandung oder Kontur als Begrenzung der wenigstens einen m-LED zu verstehen. Diese ist mit ihrer Fläche quer zur Trägersubstratebene angeordnet. Es ist wünschenswert, dass in die Richtung zum jeweils benachbarten Pixelelement zur Vermeidung von Crosstalk kein Licht Übertritt. Daher sollen Lichtanteile, die in diese Richtung austreten, sinnvoll sein, durch eine entsprechende Dämpfungsschicht oder Passivierungsschicht eliminiert oder zumindest abgeschwächt werden. Vorteil kann hier ein besserer Kontrast und Verringerung von optischem Übersprechen sein.

Gemäß einem Aspekt ist an der Bestückungsseite und/oder der Displayseite des Trägersubstrates außerhalb des Reflektorele mentes eine lichtabsorbierende Beschichtung vorgesehen. Es kann als grundsätzlich wünschenswert angesehen werden, dass zur Ver-besserung von Kontrast und besserem Dunkeleindruck die nicht aktiven Bereiche zwischen den m-LEDs, insbesondere verschiede ner Pixel lichtundurchlässig sind bzw. Licht dämpfen. Die licht absorbierende Beschichtung wird daher außerhalb des Reflekto relementes angeordnet. Gemäß einem Aspekt weist die Displayseite des Trägersubstrates eine Aufrauhung bzw. unebene und/oder auf geraute Struktur auf. Diese Struktur ist derart beschaffen, dass sie für die Wellenlänge des jeweils relevanten Lichtspektrums Streuungseffekte oder Diffusionseffekte hervorruft. Dies kann beispielsweise vorteilhaft bewirken, dass ein höherer Anteil des durch das Trägersubstrat übertragenen Lichts an der Dis playseite ausgekoppelt werden kann. Durch die raue Struktur entstehen günstigere mikrostrukturelle Winkelverhältnisse, die eine effektivere Auskopplung erlauben können.

Gemäß einem Aspekt ist an der Displayseite des Trägersubstrates gegenüber dem Reflektorelement ein Farbfilterelement angeord net. Dieses Farbfilterelement lässt ein primäres Farbspektrum der wenigsten einen m-LED passieren und dämpft hingegen andere Farbspektren. Als Vorteil kann eine bessere Farbwiedergabe und bessere Kontraste durch Eliminierung von Lichtanteilen benach barter andersfarbiger Pixelelemente sein.

Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Pixelelementes vorgeschlagen. Hierbei wird zunächst wenigstens eine m-LED an einer Bestückungsseite eines flächigen Trägersub strates befestigt. Danach wird ein Reflektorelement erzeugt, beispielsweise als reflektierende Schicht der wenigstens einen m-LED. Gemäß einem Beispiel erfolgt vor der Befestigung der wenigstens einen m-LED am Trägersubstrat ein Bearbeiten einer Displayseite des Trägersubstrats zur Mikrostrukturierung und/o der zum Aufrauen. Ein Vorteil kann darin gesehen werden, dass die jeweiligen Oberflächen fertig bearbeitet werden können, noch bevor die empfindlicheren elektronischen und optischen Kompo-nenten auf der Bestückungsseite aufgebracht werden.

Ein wesentlicher Aspekt bei der Lichtauskopplung ist die Mög lichkeit, unerwünschte Lichtanteile unterdrücken zu können. In einigen Anwendungen ist auch ein stark gerichtetes Licht ge-wünscht, die m-LED oder das Pixel sollte daher keine Lambertsche Charakteristik, sondern eine hohe Direktionalität aufweisen. In einigen Fällen wiederum, soll bei konvertiertem Licht entweder noch ein unkonvertierter Anteil geblockt, oder zumindest so abgelenkt werden, dass er den Seheindruck nicht vermindert.

Einige dieser Eigenschaften kann durch eine Bereitstellung ei ner photonischen Struktur oder eines photonischen Kristall auf der Austrittseite des Lichts erreicht werden. Im Folgenden wer den einige Aspekte beschreiben, welche verschiedene Maßnahmen verdeutlichen erzeugtes Licht zu kollimieren, um den Emissions winkel zu reduzieren oder anderweitig zu formen. Neben Mikro linsen oder anderen Maßnahmen fallen darunter auch photonische Strukturen. Diese verändern das Emissionsverhalten durch die Erzeugung eines "verbotenen" Bereichs, in dem Lichtemission nicht erlaubt ist. Entsprechend kann so Lichtabstrahlung in eine oder mehrere Richtungen unterdrückt oder gefördert werden.

In einigen Aspekten kann eine optoelektronische Vorrichtung ei nen Schichtenstapel mit einem aktiven Bereich zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweisen. Die Vorrichtung um fasst zumindest eine weitere Schicht, die eine photonische Kris tallstruktur aufweist. Zumindest einige der Schichten des Schichtenstapels sind Halbleiterschichten. Der Stapel von Schichten kann eine p-dotierte Schicht und eine n-dotierte Schicht einschließen, so wie eine p-dotierte und eine n-dotierte Gallium Nitride (GaN) Schicht, die den aktiven Bereich zwischen den beiden Schichten bildet. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Schichtenstapel eine m-LED formt, welche hinsichtlich ihrer Geometrie, Materialsystem, Aufbau oder Prozessierung eine oder mehrere Merkmale dieser Offenbarung aufweisen kann.

Zumindest eine Schicht auf dem Stapel von Schichten kann eine photonische Kristallstruktur aufweisen, insbesondere eine 2-dimensionale Struktur. Die photonische Kristallstruktur kann zumindest in einem Anteil der Schicht angeordnet sein und kann zum Beispiel durch drahtähnliche oder zylindrische Strukturen gebildet werden, die eine longitudinale Richtung haben, die zumindest im Wesentlichen parallel zu der Wachstumsrichtung der Schicht angeordnet ist. Die Struktur, die den photonischen Kris-tall bildet, wie zum Beispiel die Drähte oder Zylinder, können ein erstes Material umfassen, zum Beispiel das Material der Schicht, während der Raum zwischen der Struktur gemacht sein kann aus oder gefüllt ist mit einem zweiten Material, das einen verschiedenen Brechungsindex als das erste Material hat. Das zweite Material kann Luft sein oder eine andere Substanz, zum Beispiel ein Konvertierungsmaterial.

Die photonische Kristallstruktur kann benutzt werden, um in dem aktiven Bereich erzeugtes Licht zu manipulieren, wenn das Licht durch die photonische Kristallstruktur läuft. Die photonische Kristallstruktur kann insbesondere so angeordnet sein, dass das Licht, welches entlang der Wachstumsrichtung läuft, durch die photonische Kristallstruktur gehen kann, während Licht, das in einem Winkel, der nahe an oder bei 90 Grad ist mit Respekt zu der Wachstumsrichtung nicht durch die photonische Kristall struktur gehen kann. Das ist insbesondere der Fall für Licht mit Wellenlängen, die innerhalb einer durch die photonische Kristallstruktur ausgebildeten photonischen Bandlücke sind.

In einigen Aspekten ist die Periodizität bei etwa der Hälfte einer spezifischen Wellenlänge. Dies ist die Wellenlänge, die zu der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung korrespon diert, die von der photonischen Kristallstruktur gebeugt werden muss. So ist eine Periodizität im Bereich von 350 nm bis 650 nm zweckmäßig für den Betrieb im sichtbaren Bereich des Spektrums - oder sogar weniger, abhängig von dem durchschnittlichen Bre chungsindex. Die sich wiederholenden Bereiche unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante in der photonischen Kristallstruktur kann deswegen in dieser Größenordnung gefertigt werden, in ei nigen Aspekten kann auch ein ganzzahliges Vielfaches der kor respondierenden Wellenlänge genutzt werden.

In einigen Ausführungen ist die Schicht mit der photonischen Kristallstruktur eine dielektrische Schicht, die zum Beispiel Siliziumdioxid, Si02, enthält oder daraus besteht. Dies kann eine zusätzliche Schicht sein, die auf die üblichen Schichten einer m-LED addiert werden. Dieselbe Fabrikationstechnologie kann deswegen für GaN und GaP Systeme angewandt werden. Die verschiedenen Herstellungsvarianten und Möglichkeiten kann auch auf eine Konverterschicht übertragen werden. Damit kann eine größere Bündelung oder Kollimierung verglichen mit Standard LEDs ohne eine solche Struktur erreicht werden. Ebenso wird die Ex-traktionseffizienz mit einer photonischen Kristallstruktur, die in einer Schicht angebracht ist verbessert im Vergleich zu einer herkömmlichen LED ohne eine photonische Kristallstruktur.

In einigen Aspekten kann die optoelektronische Vorrichtung eine oder mehrere Spiegelschichten umfassen, die auf der Schicht mit der photonischen Kristallstruktur angeordnet sind. Die Spiegel schicht oder -schichten können angeordnet sein, um einen win kelselektiven Spiegel zu bilden, zum Beispiel als Deckschicht. Die Bündelung des emittierten Lichts kann weiterhin verbessert werden. Mit strahlformenden Strukturen, wie durch den Gebrauch einer Schicht mit einer photonischen Kristallstruktur gegeben, kann auf dem Chipebene bis zu 50% mehr Licht in ein 30 Konus oder weniger verglichen zu einem Standardchip, der eine aufge raute Oberfläche hat, emittiert werden. Solch eine Strahlfor-mung erlaubt Hocheffizienz und niedrige Kosten in Projektions anwendungen. Für m-LED oder monolithische Displayanwendungen kann es sogar eine Anforderung sein.

Die verschiedenen photonischen Auskoppelstrukturen erzeugen je nach Ausgestaltung auf der Oberfläche eine gewisse Rauigkeit und Oberflächenstrukturen. Hinzu kommt, dass Leuchtdioden in der Vergangenheit häufig eine strukturierte Oberfläche aufwei sen, um die Lichtauskopplung zu verbessern. Hingegen ist die aktuell zum Platzieren von m-LEDs auf elektrischen Kontakten verwendete Stempeltechnik lediglich bei m-LEDs mit planaren o-der ebenen Oberflächen möglich.

Daher wird hier ein Verfahren zur Herstellung photonischer Strukturen auf einer m-LED vorgeschlagen, bei dem eine optische Auskopplungsstruktur in einem Oberflächenbereich eines die m-LED bereitstellenden Halbleiterkörpers erzeugt wird. Sodann wird der Oberflächenbereich mit der Auskoppelstruktur weiter prozessiert und planarisiert . Auf diese Weise wird eine planare Oberfläche erhalten, aber dennoch mittels der Auskoppelstruktur eine Lichtformung und eine Auskoppelung verbessert.

Entsprechend enthält eine m-LED somit eine Auskoppelstruktur, die in einem planaren Oberflächenbereich angeordnet ist. Die Auskoppelstruktur kann zudem lichtformende Ausgestaltung auf weisen, wie die hier offenbarten photonischen Strukturen. Dadurch kann Licht aus einer Oberfläche zu dieser senkrecht gerichtet ausgesendet werden.

In einem Aspekt wird der Oberflächenbereichs des Halbleiterkör-pers mittels Erzeugens einer zufälligen Topologie an dem Ober flächenbereich strukturiert. Eine zufällige Topologie umfasst ein direktes Aufrauen der Oberfläche des Oberflächenbereichs. Alternativ kann ein transparentes zweites Material, insbeson dere Nb205 mit einem großen Brechungsindex aufgebracht und an schließend aufgeraut werden.

In einem anderen Aspekt wird der Oberflächenbereich nach den hier offenbarten Ausführungen durch eine geordnete Topologie strukturiert und anschließend planarisiert. Hierzu werden pho- tonische Kristalle oder nicht-periodische photonische Struktu ren, insbesondere quasiperiodische oder deterministische ape riodische photonische Strukturen, in ein zweites transparentes Material eingebracht. Zwischenräume werden aufgefüllt, und an-schließend planarisiert . Das Auffüllen geschieht mit einem transparentem dritten Material mit einem niedrigen Brechungs index, insbesondere kleiner 1,5, insbesondere Si02.

Die Planarisierung erfolgt durch mechanische oder chemisch -mechanischen Polierens (CMP) erfolgen. Dadurch wird eine plan-arisierte Oberfläche geschaffen, deren Rauigkeit im Bereich kleiner 20 Nanometer, insbesondere kleiner 1 Nanometer, als Mittelrauwert aufweisen.

Wie bereits erwähnt kann zur Strahlformung einer LED oder m-LED ein photonischer Kristall oder eine andere Struktur auf die m-LED oder das m-LED Array aufgebracht werden. In einigen Anwen dungen ist es jedoch üblich, nicht m-LEDs zu verwenden, die in einem Betrieb Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen. Vielmehr wird ein Typ m-LED verwendet und dessen abgestrahltes Licht dann konvertiert. Dazu ist ein Konvertermaterial auf der Oberfläche der m-LED in der Hauptabstrahlrichtung aufgebracht, der photonische Kristall als lichtformende Struktur ist wie in einigen Beispielen bereits offenbart über dem Konvertermate-rial.

Im Folgenden werden weitere Aspekte erläutert, denen die Idee zugrunde liegt, eine Vereinigung von lichtformender und konver tierender Struktur zu schaffen, so dass eine besonders platz-sparende Anordnung der einzelnen Elemente und damit eine beson ders kleine Bauform eines optoelektronischen Bauelements ermög licht wird. Hierbei wird erreicht, dass die von dem Bauelement emittierte Strahlung gezielt in einen bestimmten Raumbereich abgestrahlt wird, während die Abstrahlung in andere Bereiche zuverlässig und auf vergleichsweise einfache Weise verhindert wird. Außerdem zeichnen sich alle hier vorgestellten Lösungen mit photonischen Strukturen durch eine hohe Energieeffizienz und somit durch eine im Vergleich zu den bekannten technischen Lösungen vergleichsweise gute Lichtausbeute aus.

In diesem Zusammenhang betreffen einige Aspekte zunächst ein Konverterelement für eine m-LED. Das Konverterelement umfasst wenigstens eine Schicht mit einem Konvertermaterial, welches bei Anregung durch eine auftreffende Anregungsstrahlung eine konvertierte Strahlung in einen Abstrahlbereich emittiert. Hierbei zeichnet sich das Konverterelement dadurch aus, dass die Schicht zumindest bereichsweise eine photonische Struktur aufweist, auf der zumindest abschnittsweise das Konvertermate rial angeordnet ist. Die photonische Struktur ist derart aus-geführt, dass die Strahlung als gerichtetes Strahlenbündel in den Abstrahlbereich emittiert wird. Damit wird eine Schicht vorgesehen, die auf geeignete Weise strukturiert ist, wobei in oder auf die Struktur ein Konvertermaterial aufgebracht ist, welches bei Anregung durch eine Anregungs- oder Pumpstrahlung konvertierte Strahlung emittiert.

Durch Verbindung der Komponenten Konvertermaterial einerseits und strukturierte Schicht zur gezielten Strahlführung und/oder -formung andererseits wird auf besonders platzsparende Weise ein Element geschaffen, das eine gezielte, auf einen gewünschten Raumbereich begrenzte Emission von Strahlung in den Abstrahl bereich der Strahlungsquelle ermöglicht. In diesem Zusammenhang ist es sowohl denkbar, dass die vom Konverterelement ausgesandte konvertierte Strahlung als auch die Anregungsstrahlung auf ge-eignete Weise gerichtet wird, sodass Strahlung nur in eine be stimmte Richtung emittiert wird, während die Emission derarti ger Strahlung in andere Richtungen und/oder Bereiche ausge schlossen bzw. zumindest deutlich reduziert ist.

Generell ist es denkbar, dass die photonische Struktur zumindest bereichsweise mit einem geeigneten Konvertermaterial beschich tet und/oder zumindest einzelne Bereiche, beispielsweise Ver tiefungen der Struktur, mit dem geeigneten Konvertermaterial aufgefüllt werden. Die Struktur ist hierbei derart ausgeführt, dass die emittierte konvertierte Strahlung als Strahlenbündel in eine gewünschte Richtung des Abstrahlbereichs emittiert wird. Dadurch wird Licht sowohl konvertiert als auch durch die pho tonische Struktur geformt. In diesem Zusammenhang ist es denk-bar, die photonische Struktur auf geeignete Weise derart aus zuführen, dass unterschiedliche Bereiche vorhanden sind, in die ein Strahlbündel emittiert wird. Auf diese Weise können Konver terelemente bereitgestellt werden, die die Abstrahlcharakteris tik eines optoelektronischen Bauelementes bzw. einer m-LED, in dem diese verwendet werden, bedarfsgerecht einstellen. Insbe sondere ist es aufgrund einer geeigneten Strukturierung photo-nischen Struktur möglich, ein Konverterelement bereitzustellen, durch das das Emissionsprofil eines optoelektronischen Bauele mentes, für das das Konverterelement verwendet wird, derart veränderbar ist, dass die Abstrahlung nicht mehr gemäß dem Lam-bertschen Gesetz erfolgt, sondern ein gezielt in eine Richtung gelenkter Strahl bzw. ein Strahlenbündel erzeugt wird.

Das Konvertermaterial kann die in dieser Anmeldung offenbarten Materialen aufweisen und mit verschiedenen seltenen Erden do tiert sein. Als Wirtsmaterial kann das bereits erwähnte YAG oder LuAG verwendet werden. Ebenso ist eine Verwendung der bereits aufgeführten Quantenpunkte als Konvertermaterial möglich. Die photonische Struktur ändert normalerweise nicht die spektralen Eigenschaften eines Quantenpunkts. Neben der Anpassung der pho-tonischen Struktur an das Emissionsspektrum der Quantenpunkte, können diese auch im Bereich der Struktur selbst, z.B. in aus gebildeten Gräben angeordnet sein

Die regelmäßige photonische Struktur bzw. ein regelmäßiger pho-tonischer Kristall bietet den Vorteil, dass die optischen Ei genschaften des Konverterelementes mit einer entsprechenden strukturierten Schicht besonders zuverlässig, sicher und repro-duzierbar einstellbar sind. Die Struktur ist hierbei auf derart ausgeführt, dass Strahlung einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs die Schicht in einer ge zielt vorgegebenen Richtung durchdringen kann, während diese Strahlung in anderen Richtungen die Schicht nicht durchdringen kann. Alternativ oder ergänzend kann die strukturierte Schicht derart ausgeführt sein, dass sie zumindest über einen großen Bereich für Strahlung einer speziellen Wellenlänge transparent oder nicht durchlässig ist.

Im Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die photonische Struktur wenigstens eine Vertiefung aufweist, in der sich das Konverter material befindet. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vor gesehen, dass die photonische Struktur eine Mehrzahl von Erhe bungen und Vertiefungen aufweist, wobei die Vertiefungen zumin-dest teilweise mit dem geeigneten Konvertermaterial befüllt sind. Auf diese Weise lässt sich vergleichsweise einfach ein Konverterelement realisieren, bei dem die erfindungsgemäß vor gesehene Struktur derart mit dem Konvertermaterial kombiniert wird, dass die konvertierte Strahlung nur in einen gezielt be-grenzten Abstrahlbereich und somit besonders zielgerichtet ab gestrahlt wird. Grundsätzlich ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass das Konverterelement derart ausgeführt wird, dass die Anregungsstrahlung durch die photonische Struktur gezielt auf hierfür vorgesehene Bereiche des Konvertermaterials gerich-tet wird und/oder dass die konvertierte Strahlung auf die Struk tur auftrifft und so als gezielt ausgestrahltes Strahlenbündel in den gewünschten Abstrahlbereich abgestrahlt wird.

In einigen Aspekten ist die Schicht mit der photonischen Struk tur so ausgeführt, dass die Schicht über wenigstens eine opti sche Bandlücke verfügt. Als Bandlücke wird in diesem Zusammen hang der energetische Bereich der Schicht verstanden, der zwi-sehen dem Valenzband und dem Leitungsband liegt. Aufgrund der Bandlücke sind der für die Schicht verwendete Festkörper und damit das Konverterelement, das mit der Schicht versehen ist, für Strahlung in einem bestimmten Frequenzbereich transparent. Durch gezielte Einstellung der Bandlücke und/oder Auswahl eines Festkörpermaterials, kann die optische Eigenschaft des Konver terelementes gezielt eingestellt werden. Insbesondere ist es möglich, die Schicht derart auszuführen, dass nur ein Teil der auftreffenden Strahlung durch die Schicht hindurchgeleitet und in den Abstrahlbereich emittiert wird. In einigen Aspekten ist es zweckmäßig, wenn die photonische Struktur der Schicht eine mittlere Dicke von wenigstens 500 nm aufweist, sodass hierdurch eine optische Bandlücke erzeugt wird.

In Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass die Schicht mit der photonischen Struktur derart ausgeführt ist, dass das gerich tete Strahlenbündel senkrecht zu einer Ebene, in der die Schicht angeordnet ist, emittiert wird. Demgegenüber werden Strahlungs anteile, die in andere Raumbereiche abgestrahlt werden, zuver lässig unterdrückt.

Weitere Aspekte betreffen optische Filterelemente und weitere Maßnahmen. In einem Aspekt kann zumindest auf einer Seite der Schicht ein optisches Filterelement angeordnet sein. In einigen Aspekten ist ein derartiges Filterelement als Filterschicht ausgeführt, die flächig auf die strukturierte Schicht mit dem Konvertermaterial aufgebracht ist. Mithilfe eines derartigen Filterelementes bzw. einer derartigen Filterschicht ist es mög lich, dass nur ein bestimmter Teil einer Strahlung auf die Schicht mit dem Konvertermaterial auftrifft oder aber nur ein bestimmter Teil der von der strukturierten Schicht mit dem Kon vertermaterial ausgesandten konvertierten Strahlung in den ge wünschten Raumbereich emittiert wird. Das Filterelement, ins besondere die Filterschicht, wird somit in einigen Aspekten derart ausgeführt, dass lediglich der Anteil einer Strahlung das Filterelement oder die Filterschicht passieren kann, der als Anregungsstrahlung benötigt wird oder der gezielt in den Abstrahlbereich emittiert werden soll.

Im Weiteren betreffen einige Aspekte eine Strahlungsquelle mit einer m-LED, die eine Anregungsstrahlung in ein Konverterele ment einstrahlt, das gemäß zumindest eines der zuvor beschrie benen Ausführungsbeispiele eines Konverterelementes ausgebildet ist. Das Konverterelement verfügt wiederum über wenigstens eine Schicht mit einem Konvertermaterial, welches bei Anregung durch die von der m-LED emittierte Anregungsstrahlung zur Emission einer konvertierten Strahlung in einen Abstrahlbereich angeregt wird. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass eine m-LED mit einem Konverterelement derart kombiniert wird, dass die gesamte von der LED emittierte Anregungsstrahlung in konver tierte Strahlung gewandelt wird oder aber dass lediglich ein Teil der von der LED emittierten Anregungsstrahlung in konver tierte Strahlung gewandelt wird. Wesentlich ist wiederum, dass die in den Abstrahlbereich der Strahlungsquelle emittierte Strahlung nur in einen gewünschten Raumbereich gerichtet ist. Die Strahlungsquelle erzeugt so einen gerichteten Lichtstrahl oder ein gerichtetes Strahlenbündel, der oder das in eine ge zielt ausgewählte Richtung oder in einen gezielt ausgewählten Abstrahlbereich ausgesendet wird.

Gemäß anderen Aspekt ist die strukturierte Schicht mit dem Kon vertermaterial Teil eines Halbleitersubstrats der m-LED. Die photonische Struktur kann entsprechend in einem Halbleitersub strat der m-LED ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist es wei terhin denkbar, dass die Struktur durch gezieltes Ätzen des LED- Halbleitersubstrats hergestellt wird und die Struktur daraufhin zumindest teilweise mit Konvertermaterial beschichtet und/oder das Konvertermaterial in herausgeätzte Vertiefungen der Struk tur eingefüllt wird.

Ferner ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass die Struktur mit dem Konvertermaterial derart ausgeführt ist, dass die konvertierte Strahlung senkrecht zu einer Ebene, in der das Halbleitersubstrat angeordnet ist, in den Abstrahlbereich aus-gesendet wird. Die Struktur ist hierbei derart ausgeführt, dass konvertierte Strahlung aufgrund eines Bandlückeneffekts nur senkrecht zur Oberfläche des m-LED-Chips in den Abstrahlbereich abgestrahlt wird. Aufgrund dieser technischen Lösung wird eine hohe Direktionalität der vom Konverterelement emittierten konvertierten Strahlung erreicht. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass die photonische Struktur, beispielsweise in Form eines photonischen Kristalls, nur in der obersten Schicht des Halbleitermaterials der m-LED oder auch zumindest teilweise in der aktiven Zone angeordnet ist. Von Vorteil ist es wiederum, wenn die photonische Struktur eine Schichtdicke von mindestens 500 nm aufweist, um zuverlässig eine optische Bandlücke zu er zeugen .

In einer Ausführungsform ist zumindest eine Filterschicht vor-gesehen ist, die auf einer Seite der strukturierten Schicht angeordnet ist. Mithilfe einer Filterschicht wird die von der m-LED erzeugte Anregungsstrahlung in bestimmten Wellenlängen bereichen unterdrückt. Auf diese Weise können vor allem Etendue-begrenzte Systeme, die auf einer Vollkonversion der Anregungs-Strahlung beruhen, durch die gerichtete Strahlungserzeugung in der strukturierten Schicht des Konverterelements gegenüber be kannten technischen Lösungen deutlich effizienter gemacht wer den .

Die Strahlungsquelle kann derart ausgeführt sein, dass sie sichtbares weißes Licht oder sichtbares konvertiertes Licht, mit den für den RGB-Farbraum charakteristischen Farben, nämlich Rot, Grün und Blau, emittiert. Gemäß einer Ausführungsform kann die Strahlungsquelle ein pixeliertes Array sein, bei dem zum Beispiel einzelne Pixel eines größeren Bauteils individuell ein-und ausgeschaltet werden können.

Der Einsatz einer photonischen Struktur, wie hierin beschrie-ben, in Kombination mit den vorstehend erwähnten m-LEDs ermög licht es auf Linsen oder ähnliche kollimierende Elemente ver zichten zu können. Außerdem kann mittels einer photonischen Struktur aufgrund der dadurch bereitgestellten Direktionalität der Kontrast zwischen benachbarten Pixeln verbessert werden.

Im Weiteren betreffen einige Aspekte auch ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsquelle, die über zumindest eine der zuvor beschriebenen speziellen Eigenschaften verfügt. Das Ver fahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Struktur durch we-nigstens einen Ätzschritt in einem Halbleitersubstrat der LED ausgebildet wird. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Struktur, insbesondere gezielt ausgewählte Ausnehmungen in der Struktur, wenigstens teilweise mit dem Konvertermaterial gefüllt werden.

Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit einem m-Display mit einer photonischen Struktur zur Emission von gerichtetem Licht. Gerade bei Displays, die m-LEDs aufweisen, können die Abmessungen einzelner m-LED sehr klein sein, so dass bei Aus bildung einer photonischen Struktur nur wenige Perioden auf der Oberfläche einer einzelnen m-LED Platz haben. Es wird daher vorgeschlagen, eine photonische Struktur großflächig auf einem Array aus mehreren m-LEDs auszubilden. Derartige Arrays können beispielsweise pixelierte Arrays von m-LEDs sein, bei denen zum Beispiel jeweils ein Pixel eine Lichtquelle bildet. Monolithi- sehe Pixelarrays fallen ebenso darunter wir bestückte LED-Mo-dule die eine glatte Oberfläche aufweisen, beispielsweise die in dieser Schrift offenbarte Deckelektrode. Als weiteres Bei spiel sei eine Anordnung von einzelnen m-LEDs oder kleineren Modulen aus m-LEDs genannt, die auch in Form eines Felds bzw. eines Arrays vorgesehen sein kann. Derartige m-LED-Module sind ebenfalls in dieser Anmeldung offenbart.

m-LEDs sind normalerweise Lambertsche Strahler und strahlen da-her Licht in einem großen Raumwinkel ab. Bei pixelierten Arrays, und gerade für m-Displays ist jedoch wie bereits erläutert eine gerichtete Emission senkrecht zur Lichtaustrittsfläche wichtig oder wünschenswert im Hinblick auf eine Vielzahl von Anwendun gen .

So umfasst eine optoelektronische Vorrichtung eine Anordnung mit einer Vielzahl von Lichtquellen zur Erzeugung von Licht, das aus einer Lichtaustrittsfläche aus der optoelektronischen Vorrichtung austritt, und wenigstens eine photonische Struktur, die zwischen der Lichtaustrittsfläche und der Vielzahl der Lichtquellen angeordnet ist. Mittels der wenigstens einen pho-tonischen Struktur, bei der es sich insbesondere um einen pho-tonischen Kristall oder um Pillarstrukturen, die hierin auch als Säulenstrukturen bezeichnet werden, handeln kann, wird eine Strahlformung des emittierten Lichts bewirkt, bevor das Licht die Vorrichtung durch die Lichtaustrittsfläche verlässt.

Die photonische Struktur kann insbesondere zur Strahlformung des von den Lichtquellen erzeugten Lichts ausgebildet sein. Die photonische Struktur kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Licht zumindest im Wesentlichen senkrecht aus der Lichtaustrittsfläche austritt. Die Direktionalität des emittierten Lichts somit beträchtlich verbessert.

Nach einer Ausgestaltung ist die Anordnung ein Array, das eine Vielzahl von Lichtquellen, insbesondere m-LEDs aufweist, die in Rehen und Spalten angeordnet sind. Die m-LEDs sind in Pixeln oder in Subpixeln organisiert und separat ansteuerbar. In ei-nigen Aspekten ist die Anordnung als monolithisch aufgebautes Array realisiert, in anderen Aspekten ist ein mit m-LED-Modulen oder separaten m-LEDs bestückt. Die Anordnung umfasst eine die m-LEDs oder Lichtquellen zumindest teilweise beinhaltend oder kontaktierend und einen photonischen Kristall. Dieser ist in der Schicht angeordnet oder ausgebildet. Der photonische Kris tall kann somit direkt in der Schicht angeordnet sein, in wel cher die Pixel des Arrays angeordnet sind. Alternativ ist der photonische Kristall in der Schicht oberhalb der Lichtquellen angeordnet, so dass sich der photonische Kristall dennoch zwi-sehen den Lichtquellen und der Lichtaustrittsfläche befindet.

Die Schicht kann ein Halbleitermaterial aufweisen, und der pho tonische Kristall kann in dem Halbleitermaterial strukturiert sein. Als Halbleitermaterial kommen hierbei beispielsweise GaN-oder AlInGaP-Materialsysteme in Frage. Beispiele für andere mögliche Materialsysteme sind A1N, GaP und InGaAs .

Der photonische Kristall kann durch Ausbilden einer periodischen Variation des optischen Brechungsindex in dem Halbleitermate-rial realisiert werden, wobei hierzu ein Material mit hohem Brechungsindex, wie zum Beispiel Nb2Ü5 (Niob- (V) -Oxid) verwendet und in das Halbleitermaterial entsprechend eingebracht wird, um eine periodische oder deterministisch aperiodische Struktur zu bilden. Die photonischen Strukturen können mit einem Material mit niedrigem Brechungsindex, beispielsweise Si02, verfüllt sein. Somit kommt es zu einer Brechungsindexvariation zwischen einem hohen und einem niedrigen Index. Der photonische Kristall wird hierbei bevorzugt als zweidimensionaler photonischer Kris tall ausgebildet, welcher in einer parallel zur Lichtaustritts- richtung verlaufenden Ebene in zwei zueinander senkrechten Raum richtungen eine periodische Variation des optischen Brechungs index aufweist.

Der photonische Kristall kann mittels Löcher bzw. Ausnehmungen realisiert sein, die in ein Material mit hohem Brechungsindex, zum Beispiel KP02O5, eingebracht sind. Der photonische Kristall kann somit durch Ausbildung der entsprechenden Strukturierung in dem Material mit hohem Brechungsindex gebildet werden bzw. gebildet sein. Das die Löcher oder Ausnehmungen umgebende Ma terial hat demgegenüber einen anderen Brechungsindex.

In einem weiteren Aspekt weist die Anordnung als Lichtquellen eine Vielzahl von m-LEDs auf, wobei die m-LEDs in einer ersten Schicht angeordnet sind, und ein photonischer Kristall ist in einer weiteren, zweiten Schicht angeordnet oder ausgebildet. Die zweite Schicht liegt zwischen der ersten Schicht und der Lichtaustrittsfläche. In Kombination mit einer insbesondere ar-rayartigen Anordnung von m-LEDs kann in einer zusätzlichen, zweiten Schicht über der die m-LEDs aufweisenden ersten Schicht ein photonischer Kristall vorgesehen sein. Dieser ist bevorzugt als zweidimensionaler photonischer Kristall ausgebildet und in Form einer periodischen Variation des optischen Brechungsindex in zwei parallel zur Lichtaustrittsfläche und senkrecht zuei-nander verlaufenden Raumrichtungen realisiert. Als Beispiel für ein Material mit hohem Brechungsindex der zweiten Schicht kann hier wiederum KP02O5 genannt werden, und der photonische Kristall kann mittels Löcher bzw. Ausnehmungen in dem Material mit dem hohen Brechungsindex strukturiert sein. Die photonischen Struk-turen können mit einem Material mit niedrigerem Brechungsindex, beispielsweise Siliziumdioxid, verfüllt sein. Damit weist die zweite Schicht eine Struktur aus einem Material mit zwei unter schiedlichen Brechungsindizes auf.

Bei m-LEDs kann zwischen horizontalen und vertikalen m-LEDs unterschieden werden. Bei horizontalen LEDs liegen die elektri schen Anschlüsse auf der von der Lichtaustrittsfläche abgewand ten Rückseite der LED. Im Gegensatz dazu liegt bei einer ver-tikalen LED jeweils ein elektrischer Anschluss auf der Vorder seite und ein elektrischer Anschluss auf der Rückseite der LED. Die Vorderseite ist dabei der Lichtaustrittsfläche zugewandt.

Bei pixelierten Arrays, bei denen die elektrischen Kontakte beider Polaritäten auf der Rückseite liegen, kann die gesamte Arrayoberfläche strukturiert werden, z.B. in Form eines photo-nischen Kristalls, insbesondere ohne dabei Mesagräben oder Kon taktflächen auszusparen. Eine ähnliche Anordnung ergibt sich für Anordnungen von horizontalen m-LEDs unter einem Trägersub-strat. Gemäß einer Ausgestaltung können bei einem Array oder einer Anordnung von horizontalen m-LEDs zur elektrischen Kon taktierung der Lichtquellen jeweils beide Pole mittels einer das erzeugte Licht spiegelnden Kontaktierungsschicht elektrisch angeschlossen sein, wobei die Kontaktierungsschicht von einer obenliegenden Lichtaustrittsfläche aus gesehen unter der pho-tonischen Struktur und der Lichtquellen liegt. Die Kontaktie rungsschicht kann dabei wenigstens zwei elektrisch getrennte Bereiche aufweisen, um einen Kurzschluss zwischen den Polen zu vermeiden .

Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann bei einer Anordnung von vertikalen Leuchtdioden zur elektrischen Kontaktierung der Lichtquellen ein von der Lichtaustrittsfläche abgewandter, ins besondere positiver, erster Anschlusskontakt an einer das er-zeugte Licht spiegelnden Kontaktierungsschicht elektrisch an geschlossen sein, wobei die Kontaktierungsschicht von einer obenliegenden Lichtaustrittsfläche aus gesehen unter der pho-tonischen Struktur und der Lichtquellen liegt. Hingegen kann der jeweils andere, insbesondere negative, zweite Anschlusskon-takt, welcher der Lichtaustrittsfläche zugewandt ist, mittels einer Schicht eines elektrisch leitfähigen und optisch trans parenten Materials, insbesondere ITO, elektrisch angeschlossen sein. Zwischen der Schicht und der spiegelnden Kontaktierungs schicht kann ein Füllmaterial angeordnet sein. In einigen As-pekten kann diese elektrisch leitfähige Schicht selbst struk turiert sein, um photonische Eigenschaften zu erzeugen. In an deren Aspekten ist die photonische Struktur über der elektrisch leitfähigen Schicht erzeugt.

Nach einer Ausgestaltung kann jede der Lichtquellen bzw. der m-LEDs eine Rekombinationszone aufweisen und der photonische Kris tall kann derart nah an den Rekombinationszonen liegen, dass die photonische Struktur eine im Bereich der Rekombinationszo nen vorhandene optische Zustandsdichte verändert, insbesondere derart, dass eine Bandlücke für wenigstens eine optische Mode mit einer Ausbreitungsrichtung parallel und/oder unter kleinem Winkel zur Lichtaustrittsfläche erzeugt wird.

Um die optische Bandlücke im Bereich der Rekombinationszone zu bewirken, ist es zweckmäßig, wenn der photonische Kristall sehr nah an der Rekombinationszone liegt. Außerdem ist es zur Aus bildung der Bandlücke sinnvoll, wenn in einer Richtung senkrecht zur Lichtaustrittsfläche gesehen die Höhe des photonischen Kris talls groß ist, insbesondere gleich oder über 300 nm. Mittels der photonischen Struktur kann somit für das abgestrahlte Licht eine Direktionalität bereits im Bereich der Lichterzeugung er zielt werden, da die Emission von Licht mit einer Ausbreitungs richtung parallel und/oder in einem kleinen Winkel zur Licht austrittsfläche unterdrückt werden kann. Die Erzeugung von Licht kann dann ausschließlich in einem begrenzten Emissionskegel senkrecht zur Lichtaustrittsfläche erfolgen. Der Öffnungswinkel des Emissionskegels ist dabei abhängig vom photonischen Kris tall und kann einen kleinen Wert, zum Beispiel maximal 20°, maximal 15°, maximal 10° oder maximal 5°, betragen.

Der photonische Kristall kann in Bezug auf eine parallel zur Lichtaustrittsfläche verlaufende Ebene unabhängig von der Po sitionierung der Lichtpunkte angeordnet sein.

Die photonische Struktur kann eine Vielzahl von Pillarstruktu-ren umfassen, die sich zumindest teilweise zwischen der Licht austrittsfläche und der Vielzahl der Lichtquellen erstrecken, wobei jeweils ein Pillar einer Lichtquelle zugeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zur Lichtaustrittsfläche betrachtet fluchtend mit dieser ausgerichtet ist. Die Pillars oder Säulen weisen eine Längsachse auf, die sich bevorzugt senkrecht zur Lichtaustrittsfläche erstreckt. Bei einer fluchtenden Ausrich tung eines Pillars und einer zugeordneten Lichtquelle ist ins besondere gemeint, dass die verlängerte Längsachse des Pillars den Mittelpunkt der Lichtquelle schneidet.

Quer zur Längsachse gesehen können die Pillars einen kreisför migen, quadratischen oder vieleckigen Querschnitt haben. Die Pillars haben bevorzugt ein Aspektverhältnis Höhe zu Durchmes-ser von mindestens 3:1. Die Höhe wird dabei in Richtung der Längsachse der Pillars gemessen. Die Pillars sind insbesondere aus einem Material mit hohem Brechungsindex ausgebildet, wie zum Beispiel KPq2q5· Durch den höheren Brechungsindex im Ver gleich mit dem umgebenden Material kann die Lichtemission in einer Richtung parallel zur Längsachse der Pillars im Vergleich zu anderen Raumrichtungen erhöht werden. Die Pillars wirken als Wellenleiter. Dabei wird Licht entlang der Längsachse der Pil lars effizienter ausgekoppelt als längs anderer Ausbreitungs richtungen. Die Direktionalität in Richtung der Längsachse des Lichts kann somit verbessert werden. Da die Längsachse des Lichts bevorzugt senkrecht zur Lichtaustrittsfläche verläuft, kann außerdem eine verbesserte Lichtauskoppelung senkrecht zur Lichtaustrittsfläche erreicht werden.

Die Anordnung kann ein Array sein, das als Lichtquellen eine Vielzahl von m-LED arrangiert in Pixeln aufweist, die in einer ersten Schicht angeordnet sind, und die Pillars können in einer weiteren, zweiten Schicht angeordnet sein, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der Lichtaustrittsflä che liegt. Die Pillars können somit auf der Oberfläche des pixelierten Arrays angeordnet sein. Die Pillar- bzw. Säulen strukturen können dabei freistehend aus einem Material mit hohem Brechungsindex ausgebildet sein. Zusätzlich kann der Freiraum zwischen den Pillars mit einem Füllmaterial, z.B. Siliziumdi oxid, mit niedrigem Brechungsindex verfüllt sein.

In einem weiteren Aspekt kann die Anordnung ein Array sein, das als Lichtquellen eine Vielzahl von Pixeln aufweist, die in einer ersten Schicht angeordnet sind, und die Pillars können ebenfalls in der ersten Schicht angeordnet sein. Insbesondere können die Pillars derart in der ersten Schicht angeordnet sein, dass zu mindest ein jeweiliger Teil eines Pillars näher an der Licht austrittsfläche ist als die dem Pillar zugeordnete Lichtquelle. Der Pillar kann dadurch als Lichtwellenleiter zwischen der Lichtquelle und der Lichtaustrittsfläche fungieren. Die Pillars können aus einem in der ersten Schicht vorgesehenen Halbleiter material des Arrays ausgebildet sein, wobei das Halbleiterma terial einen hohen Brechungsindex aufweist. Insbesondere kann durch Ätzen Halbleitermaterial in der ersten Schicht derart entfernt werden, dass die Pillars stehen bleiben. Die Freiräume zwischen den Pillars können wiederum mit einem niederbrechenden Material verfüllt sein.

In einem weiteren Aspekt kann die Anordnung ein Array sein, das als Lichtquellen eine Vielzahl von in Pixeln angeordnete m-LEDs aufweisen, wobei die Pixel in den Pillars ausgebildet sind. Ein Array kann somit derart erstellt werden, dass die einzelnen Pixel die Form von Pillars haben. Dabei ist jeder Pillar vor-zugsweise eine m-LED und funktioniert als einzelner Pixel. In Bezug auf die Längsachse eines Pillars gesehen kann die Länge des Pillars einer halben Wellenlänge des emittierten Lichts entsprechen, und die Rekombinationszone der von einem Pillar gebildeten m-LED liegt bevorzugt in der Mitte des Pillars . Die Rekombinationszone liegt damit in einem lokalen Maximum der photonischen Zustandsdichte. Die Lichtemission parallel zur Längsrichtung der Pillars kann dadurch deutlich erhöht werden. Durch den Wellenleiter-Effekt wird das Licht mit Ausbreitungs richtung parallel zur Längsachse zusätzlich effektiver ausge-koppelt als Licht anderer Ausbreitungsrichtungen.

Das Aspektverhältnis Höhe zu Durchmesser eines Pillars beträgt vorzugsweise 3:1. Bei gebräuchlichen Emissionswellenlängen ha ben die Pillars eine Höhe von ca. 100 nm und einen Durchmesser von 30 nm. Auch hochskalierte, größere Höhen bzw. Durchmesser sind möglich, die einfacher herzustellen sind, in einem solchen Fall ist es zweckmäßig wenn das Verhältnis zwar gleich bleibt, beispielsweise die oben erwähnten 3:1, und zusätzlich in einem festen Verhältnis zur Wellenlänge des zu beeinflussenden Lich-tes liegt. Der Zwischenraum zwischen den die Lichtquellen auf weisenden Pillars kann mit Material, zum Beispiel Si02, verfüllt sein, das einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als das Halbleitermaterial für die Pillars.

Bei einem eine Lichtquelle aufweisenden Pillar kann ein p-Kon-takt auf der von der Lichtaustrittsfläche abgewandten Unterseite des Pillars hergestellt werden. Ein n-Kontakt kann zum Beispiel auf der halben Höhe der Pillars auf der Oberseite des Pillars hergestellt werden. Der n-Kontakt kann über ein transparentes leitfähiges Material hergestellt werden, insbesondere als Zwi schenschicht im Füllmaterial oder als oberste Schicht über den Pillars. Ein mögliches Material für eine n-Kontaktschicht ist beispielsweise ITO ( Indium-Zinn-Oxid) . Auch eine umgekehrte An ordnung von n- und p-Kontakt ist möglich.

Insbesondere kann bei einer Anordnung von als Pillars oder Säu len geformten, insbesondere vertikalen, Leuchtdioden zur elektrischen Kontaktierung jeweils ein, insbesondere positiver, erster Pol an einer spiegelnden Kontaktierungsschicht elektrisch angeschlossen sein, die an und/oder entlang ersten Längsenden der Leuchtdioden ausgebildet sein kann. Der jeweils andere, insbesondere negative, zweite Pol kann an einer weiteren Schicht aus einem elektrisch leitfähigen und optisch transpa renten Material, insbesondere ITO, elektrisch angeschlossen sein. Diese Schicht kann als Zwischenschicht in der Mitte der Pillars oder Säulen oder an und/oder entlang von zweiten Längs enden der Pillars angeordnet sein, wobei die zweiten Längsenden den ersten Längsenden entgegengesetzt sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine optoelektronische Vor richtung zur Erzeugung einer zu einer emittierenden Oberfläche senkrecht gerichteten Emission von Licht aus einem, insbeson dere planaren, Pixel aufweisenden Array oder aus einer Anordnung von m-LEDs vorgeschlagen, wobei optisch wirkende Strukturen, insbesondere Nanostrukturen wie ein photonischer Kristall oder eine Pillarstruktur, entlang der gesamten emittierenden Ober fläche zu der senkrecht gerichteten Emission des Lichts struk turiert sind. Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung zur Erzeugung einer zu einer emittierenden Oberfläche senkrecht gerichteten Emission von Licht aus einem, insbesondere planaren, pixelier-ten Array oder aus einer Anordnung von m-LEDs vorgeschlagen, wobei optisch wirkende Strukturen entlang der gesamten emittie renden Oberfläche zu der senkrecht gerichteten Emission des Lichts strukturiert werden.

Planares Array heißt insbesondere ebenes Array. Eine Oberfläche eines Arrays oder Feldes ist zudem vorzugsweise glatt. Bei einem pixelierten Array handelt es sich insbesondere um ein monoli-thisches, pixeliertes Array.

Alle erwähnten Materialien, insbesondere die Materialen in ei nem photonischen Kristall, einem Pillar, oder die Füllmateria lien weisen bevorzugt einen niedrigen Absorptionskoeffizienten auf. Der Absorptionskoeffizient ist hier insbesondere ein Maß für die Verringerung der Intensität elektromagnetischer Strah lung beim Durchgang durch ein gegebenes Material.

Der photonische Kristall kann mittels einer an sich bekannten Lithographietechnik hergestellt werden. Mögliche an sich be kannte Technologien sind zum Beispiel Nanoimprintlithographie oder Immersions-EUV-Stepper, wobei EUV für extreme ultravio lette Strahlung steht.

Eine weitere mögliche Anwendung photonischer Kristalle basiert auf der Eigenschaft, elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, in Bezug auf die Schwingungsrichtung zu po larisieren. Mithilfe photonischer Strukturen zur Polarisierung von elektromagnetischer Strahlung ist es insbesondere möglich, spezielle Bilder aufzunehmen und auf geeigneten Displays dar zustellen. Zur Erzeugung von Bildern, die bei einem Benutzer den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes erzeugen, werden üblicherweise erzeugt, indem mehrere komplementäre Polarisati onsrichtungen auf geeignete Weise miteinander kombiniert wer den .

Es stellt somit regelmäßig ein Problem dar, dass die Beleuch tungseinheiten, mit denen bedarfsgerecht polarisiertes Licht bereitgestellt werden kann, zusätzlich zu dem der Lichterzeu gung dienenden Emitter über eine Mehrzahl von weiteren optischen Komponenten verfügen. Dies macht den Aufbau entsprechender Be leuchtungseinrichtungen vergleichsweise aufwendig und erhöht die Kosten der Herstellung. Ferner erfordern die unterschied lichen Komponenten einen nicht unerheblichen Bauraum, sodass Bemühungen in Bezug auf eine Miniaturisierung der etwa für Aug- mented-Reality-Anwendungen oder im Bereich der Unterhaltungs elektronik benötigten Beleuchtungseinheiten in vielen Fällen an ihre Grenzen stoßen. Jüngere Anforderungen im Bereich Automo tive deuten ebenfalls auf den Wunsch, Bilder zu erzeugen, die bei einem Betrachter einen dreidimensionalen Effekt erzeugen.

Zur Lösung dieses und anderer Probleme wird eine Anordnung bzw. ein optoelektronisches Bauelement mit wenigstens einer Emit tereinheit, insbesondere einer m-LED vorgeschlagen, die über eine Lichtaustrittsfläche Strahlung emittiert. Das Bauelement weist zudem ein Polarisationselement auf, das wenigstens ab schnittsweise an die Lichtaustrittsfläche anschließt und eine Polarisation und/oder eine Intensität der von der Emitterein heit ausgehenden Strahlung bei Durchtritt der Strahlung durch das Polarisationselement ändert. Hierbei zeichnet sich die An ordnung dadurch aus, dass das Polarisationselement eine drei dimensionale photonische Struktur aufweist.

Bei der Anordnung bzw. dem optoelektronischen Bauelement kann es sich um ein Pixelelement eines m-Displays oder eines m-Displaymoduls handeln. Die Emittereinheit kann durch eine m-LED gebildet sein. Durch ein oder mehrere derartige Module, bei dem mehrere Pixel in Reihen und Spalten angeordnet sind, kann so ein oder genauer mehrere Bilder erzeugt werden, die bei einem Betrachter den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes hervor-rufen können.

Die Formulierung, dass das Polarisationselement eine Polarisa tion ändert, umfasst auch die Erzeugung von polarisierter Strah-lung aus nicht polarisierter Strahlung. Das Polarisationsele ment kann auch nur eine, gegebenenfalls wellenlängenabhängige, Änderung der Intensität der Strahlung bewirken, ohne eine Po larisierung zu erzeugen oder zu ändern. Der Begriff „Polarisa tionselement" ist somit nicht eng auszulegen, in dem Sinne, dass in allen Ausführungsformen eine Änderung bzw. Erzeugung einer Polarisation vorgesehen sein muss.

Mit der vorgeschlagenen Ausführung wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, bei der die vom Emitter, beispiels weise einer m-LED, erzeugte Strahlung direkt in das Polarisa tionselement gelangt, sodass eine besonders kompakte Einheit zur Bereitstellung von bedarfsgerecht polarisierter Strahlung realisiert wird, die sich wiederum mit weiteren derartigen Bau-elementen und/oder einem Polarisationselement, bevorzugt mit wenigstens einem Polarisationselement, das über komplementäre Eigenschaften verfügt, kombinieren lässt.

Der wesentliche Vorteil des Einsatzes einer dreidimensionalen photonischen Struktur, insbesondere eines photonischen Kris talls, zur Polarisation einer elektromagnetischen Strahlung, wobei vorzugsweise sichtbares Licht polarisiert wird, besteht darin, dass durch die Anordnung der photonischen Struktur im Bereich der Lichtaustrittsfläche des Emitters eine besonders kompakte, platzsparende Lösung bereitgestellt wird. Mit Hilfe des an die Lichtaustrittsfläche angrenzenden, speziell ausge führten Polarisationselements ist es möglich, elektromagneti sche Strahlung gezielt zu polarisieren und trotzdem die Verluste von Strahlung, deren Polarisation nicht der Polarisationsrich-tung des Polarisationselements entspricht, zu minimieren. Ge nerell ist es denkbar, dass die photonische Struktur auf der Lichtaustrittsfläche angeordnet ist, oder dass in einer Halb leiterschicht, auf der sich die Lichtaustrittsfläche befindet bzw. an die sich die Lichtaustrittsfläche in Strahlrichtung anschließt, auf geeignete Weise eine photonische Struktur aus gebildet wird.

Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass mit den als Pola risationselement verwendeten dreidimensionalen Strukturen auf besonderes effektive Weise die Abstrahlcharakteristik einer Be leuchtungseinheit bezüglich ihrer Polarisationseigenschaften verändert und so eine Diskriminierung verschiedener Wellenlän gen durch unterschiedliche Polarisationseigenschaften oder Ab strahlrichtungen erzielt werden kann.

Gemäß einem Aspekt weist die Emittereinheit wenigstens eine m-LED auf. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass die m-LED bevorzugt weißes, rotes, grünes oder blaues Licht emittiert, welches in das Polarisationselement eingestrahlt wird und durch das Polarisationselement die Strahlung in einer Schwingungs richtung polarisiert wird. In diesem Zusammenhangt kann die m-LED auch ein Konvertermaterial umfassen, so das von abgestrahl tes Licht von dem Konvertermaterial in eine gewünschte Wellen länge und damit Farbe konvertiert wird.

Im Übrigen ist nach einem weiteren Aspekt vorgesehen, dass die Emittereinheit, insbesondere eine m-LED, sowie das Polarisati onselement aus verschiedenen Schichten gebildet werden, die in einem Schichtenstapel übereinander angeordnet sind. Wesentlich ist wiederum, dass die in wenigstens einer Schicht des Emitters erzeugte Strahlung in das ebenfalls schichtförmige Polarisati onselement gelangt, bevor die Strahlung aus dem Schichtenstapel in die Umgebung ausgestrahlt wird. Auf vorteilhafte Weise ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass sich die als Polarisa tionselement verwendete dreidimensionale Struktur auf oder in dem gleichen Halbleiter-Chip, wie die Emittereinheit befindet.

Bei Verwendung einer Emittereinheit mit einer m-LED ist es fer ner denkbar, dass die photonische Struktur auf den m-LED-Chip aufgebracht oder zumindest Teil des m-LED-Chips ist. Verschie dene Ausführungen einer solchen m-LED ist in dieser Anmeldung offenbart. Dabei kann die m-LED monolithisch gefertigt sein und Teil eines größeren Arrays von in Reihe und Spalten angeordnete m-LEDs sein. Diese können gemeinsam prozessiert und gefertigt werden. Die m-LED für einzelne Farben können zu einem Pixel zusammengefasst und mit einer Struktur umgeben werden, um die Lichtführung, insbesondere zur Hauptabstrahlrichtung zu verbes sern .

Mit einer derartigen Ausgestaltung wird ein besonders platzspa rendes und energieeffizientes optoelektronisches Bauelement zur Verfügung gestellt, mit der polarisierte Strahlung bereits di rekt auf Chipebene erzeugt wird, ohne dass hierfür zusätzliche optische Elemente im nachgeordneten Strahlengang angeordnet werden müssen.

In weiteren Aspekten verfügt das Polarisationselement über spi ral- und/oder stäbchenförmige Strukturelemente. Die dreidimen sionale photonische Struktur wird in diesem Fall derart ausge legt, dass von der Emittereinheit bzw. die m-LED ausgesandtes Licht nur mit einer bestimmten Polarisation aus der photonischen Struktur austritt . Eine entsprechende dreidimensionale photo nische Struktur mit spiral- und/oder stäbchenförmigen Struktu relementen im Bereich der Lichtaustrittsfläche wird nur von Strahlung mit einer speziellen Polarisationsrichtung durchstra hlt. Vorzugsweise wird die Ausgestaltung und Dimensionierung der Struktur auf die jeweils von der Emittereinheit emittierte Strahlung abgestimmt. Mit einer spiralförmigen Struktur wird eine zirkuläre Polarisation erreicht, während eine stäbchenför mige Struktur eine lineare Polarisation der durch die Struktur tretenden Strahlung bewirkt.

Gemäß weiteren Aspekten ist es ferner denkbar, dass bei Einsatz eines Konvertermaterials die dreidimensionale photonische Struktur im Strahlengang zwischen der m-LED und dem Konver terelement oder hinter dem Konverterelement angeordnet ist, durch die die Anregungsstrahlung und/oder die konvertierte Strahlung auf geeignete Weise polarisiert wird. Auch die Kom- bination von Konverterelement und dreidimensionaler photoni-scher Struktur in der gleichen Schicht ist realisierbar. Dadurch kann direkt polarisiertes, konvertiertes Licht erzeugt werden.

Es kann zum Beispiel Konvertermaterial in die dreidimensionale photonische Struktur gefüllt werden. Das Konvertermaterial kann mit Ce3+ (Ce für Cer) , Eu2+ (Eu für Europium) , Mn4+ (Mn für Mangan) oder Neodym-Ionen dotiert sein. Als Wirtsmaterial kann zum Bei spiel YAG oder LuAG verwendet werden. YAG steht hierbei für Yttrium-Aluminium-Granat . LuAG steht für Lutetium-Aluminium-Granat .

Es können auch Quantenpunkte als Konvertermaterial in die drei dimensionale photonische Struktur gefüllt werden. Quantenpunkte können sehr klein sein, zum Beispiel im Bereich von 10 nm. Sie eignen sich daher besonders gut zum Auffüllen der dreidimensi onalen photonischen Struktur. Generell ist es denkbar, dass die Struktur durch Herausätzen von Material aus der Schicht, in welcher die Struktur gebildet werden soll, hergestellt wird. Die so gebildeten Ausnehmungen können sodann mit Konverterma terial, das zum Beispiel Quantenpunkte enthält, aufgefüllt wer den. Die Quantenpunkte können beispielsweise in ein flüssiges Material eingebracht sein, mit welchem die Ausnehmungen aufge füllt werden. Das flüssige Material kann zumindest teilweise verdampf werden, so dass die Quantenpunkte in den Ausnehmungen übrigbleiben. Dabei kann sich ein Teil des flüssigen Materials verfestigen. Die Quantenpunkte können daher in einer Matrix eingebettet sein.

Die photonische Struktur ändert normalerweise nicht die spekt ralen Eigenschaften eines Quantenpunkts . Allerdings weist ein Quantenpunkt ein schmalbandiges Emissionsspektrum auf. Die pho tonische Struktur kann an dieses schmalbandige Emissionsspekt rum angepasst sein, wodurch die durch die photonische Struktur bewirkte Richtungsselektivität verbessert werden kann. Mittels

einer photonischen Struktur kann somit die Abstrahlcharakteris tik von Quantenpunkten als Konverter sehr effizient beeinflusst werden .

In weiteren Aspekten verfügt das Polarisationselement über we nigstens einen dreidimensionalen photonischen Kristall. Ebenso ist es denkbar, dass das Polarisationselement wenigstens zwei zweidimensionale photonische Kristalle aufweist, die entlang eines Strahlengangs der das Polarisationselement durchdringen-den Strahlung hintereinander angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise kann ein dreidimensionaler photonischer Kris tall oder wenigstens zwei im Strahlengang hintereinander ange ordnete zweidimensionale photonische Kristalle verwendet wer-den, so dass die Struktur, auf die die Strahlung trifft, für Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge oder mehreren spe ziellen Wellenlängen transparent ist und/oder diese nur in eine bestimmte Richtung durchlässt. Auf diese Weise lässt sich eben falls die gewünschte Polarisation der auf das Polarisationsele-ment auftreffenden Strahlung einstellen. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Struktur direkt im Konvertermaterial her zustellen oder in eine zusätzliche Schicht aus einem anderen Material einzubringen. Die Eigenschaft der dreidimensionalen photonischen Struktur wird dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass die Transmissionsbedingungen für verschiedene Wellenlängen unterschiedlich sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei spielsweise konvertierte Strahlung das Polarisationselement un gehindert passieren kann, während die Anregungsstrahlung abge lenkt wird. Ebenso ist es denkbar, dass zumindest eine der Strahlungen, nämlich Anregungsstrahlung einerseits und konver tierte Strahlung andererseits, nur mit einer bestimmten Pola risation das Polarisationselement durchstrahlt.

In einigen Ausgestaltungen kann ferner vorgesehen sein, dass das Polarisationselement in Abhängigkeit einer Wellenlänge der Strahlung, die durch das Polarisationselement tritt, wenigstens zwei unterschiedliche Transmissionsgrade aufweist. In diesem Zusammenhang sieht eine spezielle Weiterbildung vor, dass die Emittereinheit eine m-LED und ein Konverterelement mit einem Konvertermaterial aufweist, welches angeregt durch von der m-LED abgestrahlte Anregungsstrahlung eine konvertierte Strahlung emittiert, und dass auf das Polarisationselement auftreffende Anregungsstrahlung bei Durchtritt durch das Polarisationsele ment im Vergleich zu durchtretender konvertierter Strahlung an-ders polarisiert und/oder unterschiedlich stark absorbiert wird .

Die Eigenschaften der dreidimensionalen photonischen Struktur sind somit derart ausgelegt, dass die Transmissionsbedingungen für verschiedene Wellenlängen unterschiedlich sind. In diesem Fall ist es etwa denkbar, dass konvertiertes Licht ungehindert die dreidimensionale photonische Struktur passieren kann, wäh rend die Anregungsstrahlung abgelenkt wird. Ebenso ist es denk bar, dass konvertierte Strahlung nur mit einer bestimmten Po-larisation aus der dreidimensionalen photonischen Struktur aus-tritt .

Im Weiteren ist es bei einigen Aspekten denkbar, dass eine der beiden Strahlungen, die unterschiedliche Wellenlängen aufwei-sen, durch die unterschiedlichen Eigenschaften des Polarisati onselements in Bezug auf die Polarisation und Ausbreitungsrich tung diskriminiert wird. Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass bei einer Kombination einer m-LED und einem Konverterelement, durch die eine Vollkonversion realisiert wird, ein Teil der Anregungsstrahlung bis auf einen vergleichsweise kleinen Strah lungsanteil mit einer speziellen Wellenlänge herausgefiltert wird, was dazu führt, dass eine dünnere Schicht des Konverter materials verwendet werden kann.

Die hier beschriebene Struktur kann auf besonders kleine Weise hergestellt werden. So ist in einigen Aspekten eine Emitterein heit mit einer m-LED vorgesehen, und die dreidimensionale Struk tur des Polarisationselements ist direkt auf dem m-LED-Chip, bevorzugt auf die Halbleiterschicht der m-LED, über die die erzeugte Strahlung zur Lichtaustrittsfläche gelangt, aufge bracht. Nach einer solchen Ausgestaltung befindet sich die drei dimensionale photonische Struktur direkt auf oder im m-LED-Chip. Mit einer derartigen technischen Lösung kann aufgrund der polarisierten Strahlungsemission die Auflösung bei der Erzeu gung von Bildern verbessert werden, und Bauteile zur Strahler zeugung können vergleichsweise klein ausgeführt werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die von meh reren Bauteilen bzw. von mehreren Beleuchtungseinheiten mit komplementären Eigenschaften emittierten Strahlungen über ge meinsame Optiken abgebildet werden. Optiken, die dafür geeignet sind, sind in dieser Anmeldung offenbart. Derart ausgebildete Beleuchtungseinheiten sind somit besonders für Augmented-Rea-lity-Anwendungen und/oder auf dem Gebiet der Unterhaltungs elektronik einsetzbar.

Ein anderer Gesichtspunkt betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines optoelektronischen Bauelements mit wenigstens einer Emittereinheit, die über eine Lichtaustrittsfläche Strahlung emittiert, und mit einem Polarisationselement, das wenigstens abschnittsweise an die Lichtaustrittsfläche anschließt und eine Polarisation und/oder eine Intensität einer von der Emitterein heit ausgehenden Strahlung bei Durchtritt der Strahlung durch das Polarisationselement ändert.

Dieses Verfahren kann dadurch weitergebildet worden, dass als Emittereinheit eine m-LED, oder ein Array von m-LEDs verwendet wird, auf dessen Lichtaustrittsfläche als Polarisationselement eine dreidimensionale photonische Struktur, zum Beispiel im Wege der Zwei-Photon-Lithographie oder des Glancing-Angle-Deposi-tion, aufgebracht und/oder die photonische Struktur in eine an die Lichtaustrittsfläche anschließende Halbleiterschicht der m-LED eingebracht wird. Die dreidimensionale Struktur kann in Abhängigkeit der Wellenlänge der von der m-LED emittierten Strahlung dimensioniert werden.

Auf diese Weise lässt sich ein optoelektronisches Bauelement, welches auf die in dieser Anmeldung offenbarten Prinzipien und Strukturen bzw. Gegenständen beruht, in einer Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder, insbesondere für die Dar stellung auf einem Display, einem Monitor oder einer Leinwand verwenden. In einigen Aspekten beruht der dreidimensionale Ein druck in einem Betrachter darauf, dass Licht unterschiedlicher Polarität an die beiden Augen geführt wird, wobei das jeweilige Licht, bzw. das erzeugte Bild oder dargestellte Objekte and leicht unterschiedlichen Positionen abgebildet werden.

Insbesondere können basierend auf die hier vorgestellten Tech niken dreidimensionaler Bilder für Augmented-Reality-Anwendun-gen oder auch im Automotive Bereich computergestützt erzeugt werden. Von Vorteil hierbei ist es, dass die in dieser Anmeldung offenbarten optoelektronischen Bauelemente mit einer dreidimen sionalen photonischen Struktur als Polarisationselement die Ab strahlcharakteristik von m-LEDs in Bezug auf die Polarisations eigenschaften verändert und so eine Diskriminierung verschie dener Wellenlängen aufgrund unterschiedlicher, wellenlängenspe zifischer Polarisationseigenschaften oder Abstrahlrichtungen erzielt werden kann.

Die polarisierte Strahlung kann direkt auf dem Substrat mit der Emittereinheit, insbesondere auf Ebene eines m-LED-Chips er zeugt oder die Selektivität bei Vollkonversion verbessert wer den. Dadurch sind keine separaten Elemente notwendig, die ge- gebenenfalls zu Fehlern oder Abweichungen bei einer Positionie rung führen würden. Aufgrund der Emission von gezielt polari sierter Strahlung kann die Auflösung von dreidimensionalen Dar stellungen verbessert und gleichzeitig die für die Bilderzeu-gung benötigten Bauteile bzw. Beleuchtungseinheiten verkleinert werden. Dies lässt sich unter anderem dadurch erreichen, indem das Licht mehrerer Bauteile mit komplementären Eigenschaften über gemeinsame Optiken auf einem display, einem Schirm oder auch direkt auf der Netzhaut eines Betrachters abgebildet wird. Insbesondere für Augmented-Reality-Anwendungen und auf dem Ge biet der Unterhaltungselektronik können durch Kombination kom plementärer Polarisationselemente besonders bevorzugt dreidi mensionale Bilder erzeugt werden.

In einigen weiteren Aspekten kann mit Hilfe einer photonischen Struktur oder eines photonischen Kristalls die Fernfeldcharak teristik eines optoelektronischen Bauelements gezielt verändert werden. Daher wird unter anderem eine Anordnung vorgeschlagen, welches wenigstens eine optoelektronische Emittereinheit um-fasst, die über eine Lichtaustrittsfläche elektromagnetische Strahlung emittiert. Zudem ist eine photonische Struktur zur Strahlformung der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, be vor diese über die Lichtaustrittsfläche austritt, wobei die photonische Struktur die elektromagnetische Strahlung derart formt, dass die elektromagnetische Strahlung ein bestimmtes und definiertes Fernfeld aufweist.

Die optoelektronische Emittereinheit ist als eine m-LED ausge bildet. Die optoelektronische Emittereinheit kann auch ein Ar-ray mit mehreren m-LEDs aufweisen. Damit wird eine photonische Struktur über einer Vielzahl derartiger m-LEDs vorgesehen.

Durch die photonische Struktur ändert sich somit die Ab strahlcharakteristik optoelektronischen Emittereinheit der An-Ordnung von einem Lambertschen Strahler hin zu einer definierten Abstrahlcharakteristik im Fernfeld. Mit der Formulierung, dass die elektromagnetische Strahlung ein bestimmtes Fernfeld auf weist, ist somit insbesondere gemeint, dass im Fernfeld die Abstrahlcharakteristik definiert ist und sich von der Ab-Strahlcharakteristik eines Lambertschen Strahlers unterschei det. Mit Fernfeld ist dabei ein Bereich gemeint, welcher sich je nach Anwendung zumindest einige Zentimeter oder auch einige Meter entfernt von der Beleuchtungseinheit befindet, so, dass hier die magnetischen und elektronischen Felder senkrecht auf-einander stehen.

Die photonische Struktur kann, insbesondere in einer Schicht, unterhalb der Lichtaustrittsfläche und/oder zwischen der opto elektronischen Emittereinheit und der Lichtaustrittsfläche an-geordnet sein. Somit muss das Licht diese passieren, bevor es endgültig aus dem Bauelement austritt. Die photonische Struktur kann somit in der Anordnung integriert sein, wodurch sich diese kompakt ausbilden lässt. Die photonische Struktur kann auch in die Lichtaustrittsfläche integriert sein bzw. eine Stirnfläche der photonischen Struktur kann die Lichtaustrittsfläche bilden.

In einigen Aspekten ist die photonische Struktur eine eindimen sionale photonische Struktur, insbesondere ein eindimensionaler photonischer Kristall. Die photonische Struktur kann zum Bei-spiel derart ausgebildet sein, dass die elektromagnetische Strahlung in Bezug auf eine erste Raumrichtung zumindest nähe rungsweise kollimiert ist. Somit kann zumindest in Bezug auf die erste Raumrichtung ein kollimierter Strahl erzeugt werden.

In Abstrahlrichtung gesehen nachgeordnet zur Lichtaustrittsflä che kann eine kollimierende Optik angeordnet sein, wobei die Optik dazu ausgebildet ist, die elektromagnetische Strahlung in einer weiteren, zweiten Raumrichtung, welche orthogonal zu der ersten Raumrichtung verläuft, zu kollimieren. Die erste Rich- tung und die zweite Richtung können zueinander orthogonale Rich tungen sein, die parallel zur ebenen Lichtaustrittsfläche ver laufen. Es kann somit ein in beiden Richtungen kollimierter Strahl erzeugt werden, der längs der Hauptabstrahlrichtung ge-richtet ist, die von der Lichtaustrittsfläche weggerichtet ist und orthogonal sowohl zur ersten als auch zweiten Richtung ver läuft .

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die, insbesondere als eindimensionaler photonischer Kristall ausgebildete, pho-tonische Struktur derart ausgestaltet sein, dass eine Hauptab strahlrichtung der elektromagnetischen Strahlung in einem Win kel zur Normalen der Lichtaustrittsfläche verläuft, wobei der Winkel ungleich null Grad ist. Die Hauptabstrahlrichtung kann somit geneigt zur Normalen der Lichtaustrittsfläche verlaufen. Ein wenigstens in einer Richtung kollimierter Strahl kann somit zum Beispiel schräg aus der Lichtaustrittsfläche austreten.

Die als eindimensionaler photonischer Kristall ausgebildete photonische Struktur kann in einer Schicht unterhalb, insbeson dere direkt unterhalb, der Lichtaustrittsfläche angeordnet sein. Der eindimensionale photonische Kristall kann dabei eine sich in einer Richtung erstreckende, periodisch wiederholende Abfolge von zwei Materialen mit unterschiedlichem optischen Brechungsindex aufweisen. Die Materialien können jeweils einen rechteckigen oder parallelogrammartigen Querschnitt aufweisen. Die aneinander anstoßenden Grenzflächen der Materialen können dabei geneigt zur Lichtaustrittsfläche liegen.

Eine derartige Struktur kann beispielsweise gebildet werden, indem parallel zueinander verlaufende Gräben schräg zur Licht austrittsfläche in das die Lichtaustrittsfläche aufweisende Substrat geätzt werden. Die Gräben können mit einem Material aufgefüllt werden, das einen anderen optischen Brechungsindex aufweist als das weggeätzte Substratmaterial. Der Winkel kann dabei von der Schräge der Gräben zur Lichtaustrittsfläche ab-hängen, und die Breite der Gräben bzw. die Breite des zwischen den Gräben verbleibenden Substratmaterials hat Einfluss auf die Wellenlängen, auf welche die photonische Struktur wirksam ist. Typischerweise werden die Breite der Gräben und die Breite des zwischen den Gräben liegenden Substratmaterials an die Wellen länge der elektromagnetischen Strahlung angepasst.

In einigen Aspekten kann es sich bei der photonischen Struktur auch um eine zweidimensionale photonische Struktur, insbeson dere einen zweidimensionalen photonischen Kristall, handeln. Eine Stirnseite der zweidimensionalen photonischen Struktur kann die Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinheit bilden, oder die zweidimensionale photonische Struktur kann in einer Schicht unterhalb der Lichtaustrittsfläche angeordnet sein.

Die zweidimensionale Struktur, insbesondere ein zweidimensio naler photonischer Kristall, kann derart ausgestaltet sein, dass diese die elektromagnetische Strahlung derart beeinflusst, dass die elektromagnetische Strahlung im Fernfeld ein definiertes, insbesondere ein diskretes, Muster bildet. Die Beleuchtungsein heit lässt sich dadurch zum Beispiele- in Oberflächentopographie-Systemen, beispielsweise zur Gesichtserkennung, einsetzen.

Wie erwähnt, kann die photonische Struktur in einer Schicht unterhalb der Lichtaustrittsfläche angeordnet sein, oder eine Stirnseite der photonischen Struktur kann die Lichtaustritts fläche bilden, so dass sich die photonische Struktur direkt unter der Lichtaustrittsfläche befindet und diese mitumfasst.

Die photonische Struktur kann auch in einer Halbleiterschicht der optoelektronischen Emittereinheit ausgebildet sein.

Die optoelektronische Emittereinheit kann eine Schicht mit Kon-vertermaterial umfassen und die photonische Struktur kann in der Schicht mit Konvertermaterial oder in einer Schicht zwischen der Schicht mit Konvertermaterial und der Lichtaustrittsfläche ausgebildet sein.

Die optoelektronische Emittereinheit kann wenigstens einen optoelektronischen Laser aufweisen, wie etwa einen VCSEL (von englisch: vertical-cavity surface-emitting laser) . Auch ein Feld von mehreren Lasern ist denkbar.

Ein anderer Gesichtspunkt bezieht sich auf die Lichtführung durch geeignete Projektionseinheiten, nachdem das Licht den Emitter bzw. die m-LED verlassen hat, d.h. die Strecke von einer Lichtquelle zum Auge eines Benutzers . In einigen Lösungen liegt das Display in der Blickrichtung eines Benutzers. Diese Lösungen sind vor allem für Automotive und andere Anwendungen relevant. Alternativ können die virtuellen Elemente außerhalb der direk ten Sichtlinie erzeugt werden und ihr Licht muss anschließend zu den Augen des Benutzers geführt werden. In allen Fällen sollte sichergestellt sein, dass die Projektion des Bildes beim Benutzer ausreichend scharf und kontrastreich ist. Das heißt, die Pixel sollten voneinander getrennt sein, so dass unter schiedliche Rabe zwischen zwei benachbarten Pixeln auch beim Benutzer den gleichen Eindruck hervorrufen.

In einigen Aspekten wird eine m-Displayanordnung oder ein An-zeigearray eine Optik aufweisen, um beispielsweise von dem m-LED-Array emittiertes Licht in bestimmte Raumrichtungen zu len ken oder dessen Divergenz zu reduzieren oder um eine Formung eines von dem m-LED-Array emittierten Lichtstrahlbündels zu er möglichen. Die Optik kann zu diesem Zweck beispielsweise opti sche Linsen oder/und Reflektoren umfassen. Die Optik kann bei spielsweise ferner optische Filter umfassen, um die Farbe des emittierten Lichts zu verändern. Weiterhin kann die Optik bei spielsweise Lichtstreumittel umfassen, um eine bessere Homoge nisierung des emittierten Lichts zu ermöglichen.

Eine Anordnung mit einem m-Displays kann eine Optik für einzelne m-LEDs oder eine gemeinsame Optik für einige oder für alle m-LEDs des m-LED-Arrays aufweisen, um beispielsweise von diesen m-LEDs emittiertes Licht in bestimmte Raumrichtungen zu lenken oder dessen Divergenz zu reduzieren oder um eine Formung eines von den m-LEDs emittierten Lichtstrahlbündels zu ermöglichen. Die Optik kann dafür beispielsweise optische Linsen oder Re flektoren umfassen. Ferner kann die Optik beispielsweise opti sche Filter oder bzw. und Lichtstreumittel umfassen, um die Lichtfarbe oder die Homogenität des emittierten Lichts für ei nige oder alle m-LEDs des m-Displays zu verändern. Die Optik kann beispielsweise auf einem gemeinsamen Träger für die m-LEDs des m-LED-Arrays angeordnet sein.

In einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Aspekt der Lichtführung betrachtet, wenn das lichtemittierende Displays nicht in direk ter Sichtlinie liegt. Hierzu wird eine Lichtleiteranordnung vorgeschlagen, die der lichtemittierenden Vorrichtung nachge schaltet ist, und die zumindest zwei lichtemittierende Vorrich-tungen hat, die Licht von verschiedener Farbe emittieren.

Die Anordnung umfasst auch einen ersten und einen zweiten läng lichen Lichtleiter, die so angeordnet sind, dass von den licht emittierenden Vorrichtungen erzeugtes Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Zum diesem Zweck umfasst die Lichtleiteran ordnung weiterhin ein erstes Einkoppelelement, das benachbart zu dem ersten länglichen Lichtleiter angeordnet und konfiguriert ist, das Licht der ersten Farbe in den ersten länglichen Licht leiter einzukoppeln. Ein zweites Einkoppelelement ist benach-bart zu dem länglichen zweiten Lichtleiter angeordnet und kon figuriert, das Licht der zweiten Farbe in den länglichen zweiten Lichtleiter einzukoppeln. Entsprechende Auskoppelelemente sind an den entsprechenden Endabschnitten von jedem der ersten und zweiten länglichen Lichtleiter angeordnet. Diese führen das Licht zu dem Auge des Benutzers. Die Lichtleiterelemente können ein transparentes Material aufweisen, so dass sie in direkter Sichtlinie des Benutzers angeordnet sein können, ohne die Sicht des Benutzers zu beeinträchtigen. Die Einkoppel- sowie die Aus koppelelemente können als separierte Elemente implementiert sein oder zum Beispiel als Beschichtung auf den entsprechenden Lichtleitern .

Die lichtemittierende Vorrichtung kann ein m-LED Display auf weisen oder eine m-LED Displaymatrix und dergleichen. Diese Vorrichtungen können monolithisch integriert sein. Die Unter pixel von verschiedenen Farben können auf einer einzelnen Vor richtung integriert sein. Als eine Alternative können eine Viel zahl von m-LED Displays zur Verfügung gestellt werden, wobei jede der m-LED Displays angepasst ist, Licht einer spezifischen Farbe zu erzeugen. Das erzeugte Licht kann dann durch verschie dene vor das m-LED Display platzierte Optiken kombiniert werden. Verschiedene Miko Anzeigen zu benutzen kann die technischen Anforderungen bezüglich Größe der individuellen Pixel vergli chen zu einer Lösung, in der Unterpixel von verschiedenen Farben auf demselben Substrat angeordnet sind, reduzieren. Die obige Lösung benutzt verschieden Einkoppelelemente, um das Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung selektiv in den entsprechen den Lichtleiter einzukoppeln. In einem Aspekt wird ein weiteres drittes Einkoppelelement zur Verfügung gestellt und gegenüber dem zweiten Einkoppelelement angeordnet. Das dritte Einkop pelelement ist angepasst, Licht einer dritten Farbe in den läng lichen zweiten Lichtleiter einzukoppeln. Das verschiedene Ein koppelelement ermöglicht eine separate Einkopplung von Licht einer anderen Farbe in den entsprechenden Lichtleiter. Die Tren-nung erlaubt es, die Fragen zu adressieren, wenn Licht ver schiedener Farben oder Wellenlängen behandelt werden. In dieser Hinsicht kann das Licht der dritten Farbe eine längere Wellen länge als die zweite Farbe aufweisen.

Abhängig vom Design kann eine Lichterzeugung an einer Stelle stattfinden, die verschoben oder versetzt in Bezug zu den Licht leitern ist. Dementsprechend kann durch die lichtemittierende Vorrichtung erzeugtes Licht einen Einfallswinkel zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 90° und insbesondere zwischen 60° und 90° in Bezug auf die Oberfläche des Lichtlei ters aufweisen. Mit anderen Worten ist das Licht nicht parallel zu dem länglichen Lichtleiter, wenn es durch das Einkoppelele ment in den Leiter eingekoppelt wird. In einigen Aspekten kann zumindest eines der ersten und zweiten Einkoppelelemente auf der Seitenwand des entsprechenden länglichen Lichtleiters an geordnet sein. Die Dimension der entsprechenden Einkoppelele mente ist so selektiert, dass alles Licht der verschiedenen Pixel der lichtemittierenden Anordnung eingekoppelt wird.

Die ersten und zweiten länglichen Lichtleiter können im Wesent lichen parallel zu einander angeordnet sein. Sie können vonei nander getrennt sein unter Benutzung von Abstandselementen zwi schen Ihnen, um Platz für die Einkoppel- und Auskoppelelemente zur Verfügung zu stellen. Abgesehen von den Einkoppelelementen können die Endabschnitte der entsprechenden Lichtleiter ein Auskoppelelement aufweisen. Das auf dem Ausgangsteil des läng lichen ersten Lichtleiters angeordnete Auskoppelelement ist an gepasst, Licht der ersten Farbe auszukoppeln. Das auf dem Aus-gangsteil des länglichen zweiten Lichtleiters angeordnete Aus koppelelement ist angepasst, Licht der zweiten Farbe auszukop peln. Weiterhin ist in einigen Varianten ein drittes Auskop pelelement zur Verfügung gestellt. Das dritte Auskoppelelement ist auf dem Ausgangsteil des länglichen zweiten Lichtleiters gegenüber dem zweiten Auskoppelelement angebracht, um Licht der dritten Farbe auszukoppeln. Die entsprechenden Auskoppelele mente sind so angeordnet, dass das von den entsprechenden Aus koppelelementen ausgekoppelte Licht in Richtung eines Auges des Benutzers gerichtet ist. Es ist passend, wenn einige der Aus-koppelelemente transparent für Licht einer anderen Farbe sind.

Zum Beispiel ist das erste Auskoppelelement transparent für Licht der zweiten und/oder der dritten Farbe. Das zweite Aus koppelelement kann zumindest transparent für Licht der dritten Farbe sein.

Aufgrund der kleinen Baugröße von m-LEDs besteht eine Schwie rigkeit für optoelektronische Bauelemente darin, eine effizi ente Strahlauskopplung zu erreichen. Ebenso sollte der Strahl bereits beim Verlassen kollimiert sein, um diesen in eine op-tische Vorrichtung geeignet einzukoppeln. Wegen der geringen Größe der einzelnen Bauteile auf einem m-Display sind klassische vor den einzelnen Bauelementen gesetzte Linsen nur schwer rea lisierbar. Im Folgenden wird daher ein Konzept vorgestellt, dass auf einer gekrümmten Emissionsoberfläche, einem foveated Dis-play beruht. Daneben soll ein geringer Abbildungsfehler erreicht werden .

Ausgangspunkt des Konzeptes ist eine Beleuchtungsanordnung mit einem lichtemittierenden optoelektronischen Element und einer optischen Vorrichtung zur Strahlumwandlung der vom lichtemit tierenden optoelektronischen Element erzeugten elektromagneti schen Strahlung, wobei das optoelektronische Element mehrere in Matrixform angeordnete Emissionsbereiche umfasst und jedem Emissionsbereich eine Hauptstrahlrichtung zugeordnet ist.

Hierbei wurde erkannt, dass die dem lichtemittierenden opto elektronischen Element im Strahlengang nachfolgende optischen Vorrichtung, dann vereinfacht ausgebildet sein kann, wenn we nigstens ein Teil und bevorzugt alle Emissionsbereiche des lichtemittierenden optoelektronischen Elements so angeordnet sind, dass deren Mittelpunkte auf einer gekrümmten Fläche lie gen. In einem Aspekt kann dies mit einer konkav gekrümmten Fläche erreicht werden. Unter dem Mittelpunkt eines Emissions bereichs wird vorliegend der Schnitt der Hauptstrahlrichtung mit der elektromagnetischen Strahlung aussendenden Oberfläche der Emissionsbereiche verstanden.

In einem Aspekt bildet die gekrümmte Fläche ein Kugelsegment, dessen zugeordneter Kugelmittelpunkt auf der optischen Achse der optischen Vorrichtung liegt. Für die bevorzugte konkave gekrümmte Fläche zur Anordnung der Mittelpunkte der Emissions bereiche liegt der Kugelmittelpunkt in Richtung des Strahlen gangs beabstandet zum lichtemittierenden optoelektronischen Element. Alternativ ist die gekrümmte Fläche ein rotierender Kegelschnitt, zum Beispiel ein Ellipsoid, Paraboloid oder Hy perboloid .

Für eine erste Ausführung sind benachbarte Emissionsbereiche gegeneinander verkippt, sodass die Hauptstrahlrichtungen der Emissionsbereiche zueinander in Winkelstellung stehen. Für eine zweite, alternative Ausführung liegen Emissionsbereiche mit ei ner übereinstimmenden Hauptstrahlrichtung vor, die auf ver schiedenen Ebenen mit einem unterschiedlichen Abstand in Haupt-Strahlrichtung zur optischen Vorrichtung angeordnet sind.

Für eine weitere Ausführung wird vorgeschlagen, dass die opti sche Vorrichtung eine Systemoptik, insbesondere eine abbildende Projektionsoptik bildet. Durch die Anordnung der Emissionsbe-reiche gelingt eine verbesserte Kompensation der Feldkrümmung der Systemoptik. Zusätzlich kann die Abbildung in der Projek tionsoptik vereinfacht werden. Für eine Weitergestaltung dieser Konzepte sind zwischen den Emissionsbereichen und der Systemop tik mehrere nicht-planar angeordnete, kollimierende optische Elemente vorgesehen.

In einem Aspekt bildet jeder einzelne Emissionsbereich einen separaten Lambert-Strahler. Des Weiteren sind die Emissionsbe reiche sehr kleinflächig angelegt und weisen maximale Kanten-längen kleiner 70 gm, insbesondere kleiner als 25 gm auf. Für eine Ausführung der Beleuchtungsanordnung wird mindestens einer der Emissionsbereiche durch die Apertur eines einer m-LED zu geordneten Primäroptikelements oder eines einer m-LED zugeord neten Konverterelements gebildet. Alternativ können die Emis-sionsbereiche bereit kollimierende Elemente umfassen, bei spielsweise in Form einer photonischen Struktur Dabei können die Emissionsbereiche, deren Mittelpunkte auf einer gekrümmten Fläche liegen, Teil eines monolithischen pixelierten Optochips sein oder diese sind in mehreren auf einem nicht-planaren IC-Substrat angeordneten, separaten Optochips angelegt.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Projektionseinheiten bekannt, mit denen Bilder bedarfsgerecht in gezielt festgelegten Bildebenen darstellbar sind. Derartige Projektionseinheiten kommen etwa in sogenannten Augmented-Rea-lity- oder Virtual-Reality-Brillen oder in Head-up-Displays , beispielsweise in Kraftfahrzeugen, zum Einsatz. Bei den zuvor genannten speziellen Anwendungen von Projektionseinheiten wer den bei Augmented-Reality-Anwendungen und Head-up-Displays re-gelmäßig vergrößerte Bilder in einem Abstand vom Betrachter angezeigt. Demgegenüber übernimmt bei Virtual-Reality-Brillen die Projektionsoptik in der Regel die Funktion einer Lupe, die das Display vergrößert.

In diesem Zusammenhang sind aus der EP 1 544 660 und der DE 197 51 649 Al Anzeigeeinrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Bei letzterer wird ein Zwischenbild auf einer Mattscheibe verwen det, um mittels weiterer Optiken das Bild seitenrichtig für den Fahrer auf der Windschutzscheibe abzubilden. Auf diese Weise ist eine Abbildung von Instrumenten, Warnanzeigen oder sonsti gen für den Fahrer wichtigen Hinweisen, direkt im Blickfeld möglich, sodass dieser die Information sehen kann, ohne seinen Blick von der vor ihm liegenden Fahrstrecke abwenden zu müssen.

Eine alternative Ausgestaltung, Bilder auf oder in das Auge eines Nutzers zu transferieren wird durch sogenannte Lichtfeld displays erreicht, die auch als virtuelle Netzhautanzeige (vir tual retinal display - VNA) bezeichnet werden. Im Gegensatz zu normalen Displays, die Abbildung auf eine Ebene unmittelbar vor dem Benutzerauge erzeugt, entsteht bei Lichtfelddisplays ein Bild innerhalb des Auges durch eine direkte Netzhautprojektion.

Die Forderung nach einem Lichtfelddisplay kleiner Größe und leichtem Baugewicht, um ein komfortabel tragbares System zu erreichen, ist konträr zum Wunsch, ein großes Sehfeld mit hoher Auflösung zu erzielen. Bisher wurden Anordnungen mit m-Displays als Bildgeber und diese abbildenden Mehrkanaloptiken vorge schlagen, die den Strahlengang zur Umformung aufsplitten und diesen auf der Netzhaut wieder zusammenführen. Ein dafür geeig netes System mit hybriden diffraktiv-refraktiven Optiken und Freiformlinsen beschreibt Marina Buljan, et al . , „Ultra-compact multichannel freeform optics for 4xWUXGA OLED microdisplays", Proc. SPIE 10676, Digital Optics for Immersive Displays, 1067607 (21 May 2018) .

Daneben sind weitere Projektionseinheiten bekannt, deren Pixel Licht emittieren, das aus Licht unterschiedlicher Farben ge mischt wird. In diesen Lösungen wird Licht räumlich getrennt erzeugt und anschließend durch geeignete optische Elemente, wie beispielsweise eine achromatische Linse, gemischt und zu einem Strahl zusammengeführt. Bei Displays, welche die Farbe anhand in Matrixform angeordneten Pixeln auf einer Oberfläche erzeu gen, muss das Licht ausreichend kollimiert sein, um benachbarte Pixel unterschiedlicher Farbe gerade bei hohen Füllfaktoren auflösen zu können.

Andere Lösungen schlagen demgegenüber vor, m-LEDs mit einer niedrigen Packungsdichte zu verwenden. Eine solche führt aber zu deutlichen Unterschieden zwischen punktuell ausgeleuchteten und dunklen Bereichen bei der Betrachtung einer einzelnen Pi xelfläche. Dieser sogenannte Fliegengitter-Effekt ( Screen-Door-Effekt) zeigt sich besonders deutlich bei einem geringen Be trachtungsabstand und damit insbesondere bei Anwendungen wie AR-Brillen oder VR-Brillen.

Weitere Lösungen mit adaptiven Optiken zur Phasenmodulation und Strahlausformung nennt Jonathan D. Wäldern, „DigiLens swit-chable Bragg grating waveguide optics for augmented reality applications" , Proc. SPIE 10676, Digital Optics for Immersive Displays, 106760G (21 May 2018). Vorgeschlagen werden Wellen leiter für HMDs mit integrierten diffraktiven optischen Elemen ten (DOE) , die durch schaltbare Bragg-Gitter (switchable bragg gratings - SBG) gebildet werden. Zur Herstellung der SBGs werden Flüssigkristalle in ein Polymer eingebettet, wobei vor der Aus polymerisierung durch holografische Verfahren Muster bildende Kavitäten zur Aufnahme der Flüssigkristallphase im Monomeraus gangsmaterial angelegt werden. Nach der Verfestigung der Matrix können die Flüssigkristalle mittels eines elektrischen Felds ausgerichtet werden, sodass durch eine Variation des Brechungs index eine schaltbare Strahlumlenkung resultiert.

Eine alternative Verstelloptik für VR HMDs beschreibt R. E. Stevens, et al . , „Varifocal technologies providing Prescription and VAC mitigation in HMDs using Alvarez Lenses", Proc. SPIE 10676, Digital Optics for Immersive Displays, 106760J (21 May

2018). Offenbart wird die Verwendung von Alvarez-Linsenpaaren zur Anpassung des Strahlengangs einer Videobrille.

Ausgehend von den bekannten Problemen sollen weitere Lösungen vorgeschlagen werden. Es wird dabei als nicht unwesentlich an gesehen, dass die für die Strahlführung und Strahlformung ver wendete Optik eine möglichst hohe Effizienz aufweist, sodass die optischen Verluste erheblich minimiert werden.

Ein Aspekt betrifft somit eine Projektionseinheit mit einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung und einer Projektionsop tik, wobei die optoelektronische Leuchtvorrichtung eine Matrix mit Pixeln zur Emission von sichtbarem Licht aufweist. Jedes Pixel umfasst mehrere m-LEDs mit spektral unterschiedlicher Lichtemission, sodass unterschiedlich farbige Subpixel gebildet werden. Hierbei ist jede m-LED separat ansteuerbar und kann gegebenenfalls and die in dieser Anmeldung offenbarten Treiber schaltungen angeschlossen sein. Die Matrix mit Pixeln umfasst in einigen Aspekten ein oder mehrere m-LED Module, welche die in dieser Schrift offenbarten Strukturen aufweisen. Beispiels weise kann die Matrix eine Antennenstruktur oder eine Barren form, wie hier offenbart aufweisen. Verschiedene Maßnahmen wie eine transparente Deckelektrode, eine photonische Struktur oder ähnliches können vorgesehen sein, um die Auskopplung und Direk-tionalität zu verbessern. In einer Ausgestaltung kann die Matrix durch Pixelmodule (mit jeweils drei Subpixeln) gebildet werden, die an einem Trägersubstrat befestigt sind. Das Trägersubstrat kann Zuleitungen und Ansteuerschaltungen enthalten und in einem gegenüber der Matrix unterschiedlichen Materialsystem gefertigt sein .

Ferner ist jedem Pixel eine separate Kollimationsoptik zugeord net, die der Projektionsoptik zur Erhöhung des Füllfaktors vor-geschaltet ist. Erfindungsgemäß ist die Kollimationsoptik so ausgebildet, dass im Strahlengang vor der Projektionsoptik ver größerte und einander überlagernde Zwischenbilder der m-LEDs des jeweiligen Pixels erzeugt werden. Demnach erhöht die jedem Einzelpixel zugeordnete Kollimationsoptik nicht nur den Aus-leuchtungsgrad eines Pixels, sondern ermöglicht zusätzlich eine Ortskorrektur der Abstrahlung der Subpixel bildenden m-LEDs durch eine möglichst genaue Überlagerung der Subpixelzwischen-bilder, die eine effiziente Lichteinkopplung in die im Strah lengang nachfolgende Projektionsoptik ermöglicht. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass eine derartige Optik bei den hier vorgestellten Konzepten geeignet wäre, welche z.T. redundante Subpixelelemente vorsehen.

Zweckmäßig ist eine solche Ausgestaltung der Kollimationsoptik, die zu einem möglichst hohen Überlappungsgrad der Zwischenbil der der m-LEDs führt, welche zum selben Pixel gehören. Als geeignet hat sich eine Überlappung der Zwischenbilder der Hm-LEDs eines Pixels von mindestens 85% und weiter von mindestens 95% ihrer Zwischenbildfläche erwiesen.

Ferner ist eine Ausführung bevorzugt, für die die Zwischenbilder der m-LEDs virtuelle Zwischenbilder sind, in einem Gesichtspunkt erzeugt die Kollimationsoptik ein virtuelles Bild der Subpixel, sodass die Größe des virtuellen Bildes eines Subpixels der Größe des Pixels entspricht. Des Weiteren ist die Kollimationsoptik bevorzugt zwischen den m-LEDs eines Pixels und der Projekti onsoptik angeordnet.

Die Licht mit unterschiedlicher Farbe emittieren m-LEDs können gleich große Flächenbereiche des Pixels belegen oder die jeweils von den Subpixeln belegten Flächen sind an die Lichtemission angepasst und unterschiedlich groß. Für eine Ausführung ist vorgesehen, dass das Subpixel, das grünes Licht emittiert, im Vergleich zu den beiden anderen Subpixeln den größten Oberflä-chenbereich des Pixels belegt oder zumindest über einen größeren Flächenbereich grünes Licht ausgesendet wird. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass das Auge für die grüne Farbe am sensi tivsten ist. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der von Sub pixeln für rotes Licht belegte Oberflächenbereich eines RGB-Pixels größer ist, als der von blauen Licht emittierenden Sub pixeln belegte Oberflächenbereich. Gemäß dieser Ausführungsform wird grünes Licht über einen größeren Oberflächenbereich des Pixels als rotes Licht emittiert, und rotes Licht wird wiederum über einen größeren Oberflächenbereich des Pixels als blaues Licht emittiert. Mittels der vorgeschlagenen Kollimationsoptik des Pixels werden von den unterschiedlich großen und örtlich unterschiedlich angeordneten m-LEDs der Subpixel Zwischenbilder im Strahlengang vor der Projektionsoptik erzeugt, die einen hohen Überlappungsgrad aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt werden kleinbauende m-LEDs verwen det, sodass in den einzelnen Pixeln große Oberflächenbereiche vorliegen, die kein Licht emittieren. Bevorzugt ist, dass die Halbleiterleuchtvorrichtungen eines Pixels nicht mehr als 30 % und besonders bevorzugt nicht mehr als 15 %, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 10 % der Pixelfläche belegen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass ein optisches und elektrisches Übersprechen zwischen den einzelnen Pixeln verhindert wird. Vorzugsweise sind die Subpixel derart angeordnet, dass diese nicht unmittelbar am Rand eines Pixels liegen und nicht anei nander angrenzen. Unter dem Begriff m-LEDs fallen neben m-LEDs auch färbkonvertierte m-LEDs oder VCSELs mit derartiger Kanten länge oder m-LEDs ausgeleuchtete Lichtwellenleiterendstücke. An dieser Stelle seien auch die geschlitzten Antennenstrukturen erwähnt, die als derartige m-LEDs anzusehen wären.

Die jedem Pixel zugeordnete Kollimationsoptik bietet hierbei den Vorteil, dass das von den Subpixeln emittierte Licht in ein vorkollimiertes Strahlenbündel umgewandelt wird, das daraufhin auf vorteilhafte Weise der Erzeugung eines Bildes durch wenigs tens ein weiteres Optikelement zur Verfügung steht. Durch den Einsatz wenigstens einer geeigneten Kollimationsoptik sind so mit vorkollimierte Lichtstrahlen erzeugbar, sodass wiederum ein optisches Übersprechen zwischen den einzelnen von den Subpixeln emittierten Lichtstrahlen verhindert oder zumindest verringert wird .

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kollimationsoptik über wenigstens ein holografisch optisches Element (HOE) verfügt, das die unterschiedlichen Positionen der drei Halbleiterleucht vorrichtungen auf der Fläche des Pixels kompensiert. Alternativ oder in Ergänzung ist es denkbar, dass diese Funktion durch ein refraktives optisches Element (ROE), das Bestandteil der Kol limationsoptik ist, bewirkt wird. Ebenso ist es denkbar, dass ergänzend oder alternativ ein diffraktives optisches Element (DOE) verwendet wird, um eine geeignete Kompensation der unter schiedlichen Positionen der Halbleiterleuchtvorrichtungen auf der ausgeleuchteten Fläche im Zwischenbild des Pixels zu errei chen .

In weiteren Aspekten wird die Projektionseinheit weitergebil det. Sie umfasst in einer Ausgestaltung eine Projektionsoptik, die im Strahlengang der Kollimationsoptik nachgeordnet ist. Mithilfe der Projektionsoptik wird aus den einzelnen Zwischen bildern, die mithilfe der Kollimationsoptik erzeugt wurden, ein Bild oder ein weiteres Zwischenbild erzeugt, das direkt oder in weiterverarbeiteter Form verwendet wird, um dem Betrachter die gewünschte Information anzuzeigen. Die Projektionsoptik verfügt hierbei über geeignete optische Elemente, wie beispielsweise Umlenkspiegel, Strahlteiler und/oder Linsen, die vorzugsweise von einer Steuereinheit angesteuert und so gezielt bewegt werden können, um bedarfsgerecht eine Strahllenkung und oder Strahlum formung zu bewirken, sodass Informationen in leicht verständ licher und wahrzunehmender Form auf einem Display, auf einem Mattschirm und/oder als virtuelles Bild, beispielsweise vor der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, dargestellt werden.

Eine vorgeschlagene Projektionseinheit, gemäß zumindest einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann zur Erzeugung eines Bildes für eine Augmented-Reality-Anwendung, für eine Virtual-Reality-Anwendung und oder in einem Head-up-Display verwendet werden. Insbesondere kann die vorgeschlagene in einer Augmented-Reality-Brille und/oder in einer Virtual Reality- Brille verbaut werden, die von dem Betrachter am Kopf getragen wird .

Neben der Lichtführung an ein Display und der Erzeugung eines virtuellen Bildes, gibt es eine weitere Möglichkeit Information an den Benutzer zu übertragen. Es beruht auf der Erkenntnis, dass das Auge über seinen Wahrnehmungsbereich kein gleichmäßi ges Auflösungsvermögen hat. Vielmehr besitzt das Auge im Bereich seiner Fovea centralis ein sehr hohes räumliches und auch farb-liches Sehvermögen. Dieses nimmt jedoch bei größeren Winkeln ab, so dass im Bereich des peripheren Sehens, d.h. bei ca. 20° bis 30° sowohl das räumliche Auflösungsvermögen als auch das farbliche Sehvermögen abnimmt. Bei herkömmlichen Displays wird dies nicht weiter berücksichtigt, d.h. die Anzahl und Größe der einzelnen Pixel ist über die gesamte Zeile bzw. alle Spalten im Wesentlichen konstant.

Die Fovea centralis, auch Sehgrube genannt, ist ein eingesenkter Bereich im Zentrum des gelben Flecks auf der Netzhaut mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm bei einem erwachsenen Menschen, der sich durch eine hohe Flächendichte der Lichtrezeptoren aus zeichnet, die zusätzlich eine direkte neuronale Verschaltung aufweisen. Dabei weist die Fovea centralis ausschließlich Zap fen für das Tageslichtsehen auf, wobei überwiegend M-Zapfen für das grüne Spektrum und L-Zapfen für rotes Licht vorhanden sind.

Diese Anmeldung offenbart neuartige Konzepte, mit der das un terschiedliche Auflösungsvermögen des Auges berücksichtigt wird. Dazu gehören neben der Erzeugung unterschiedlicher Auf-lösung durch geeignete Optiken auch eine Lösung mit variabler Pixeldichte .

In dem folgenden Konzept soll ein Ansatz verfolgt werden, bei dem eine Lichtführungsanordnung bereitgestellt wird, welche das Auflösungsvermögen auf der Netzhaut des Auges berücksichtigt, und so die Anforderungen an ein m-Display hinsichtlich der Pi xeldichte und -Größe reduziert.

Die vorgeschlagene Lichtführungsanordnung umfasst hierbei min-destens einen optoelektronischen Bildgeber, insbesondere ein m-Display zur Erzeugung von mindestens einem ersten Bild und einem zweiten Bild. Weiterhin ist mindestens eine Abbildungsoptik vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, ein erstes Abbild des ersten Bildes mit einer ersten Auflösung auf einen ersten Be-reich der Netzhaut eines Auges des Benutzers zu projizieren und ein zweites Abbild des zweiten Bildes mit einer zweiten Auflö sung auf einen anderen, zweiten Bereich der Netzhaut zu proji zieren, wobei sich die erste Auflösung von der zweiten Auflösung unterscheidet .

Bei dem ersten Bild und dem zweiten Bild kann es sich um ein jeweiliges Bild einer Sequenz oder Abfolge von Bildern handeln. Bei den Bildern kann es sich insbesondere um wenigstens zwei aufeinanderfolgende Bilder einer Sequenz oder Abfolge von Bil-dern handeln, die vom Betrachter als eine Szene bzw. als ein Frame wahrgenommenen werden, wobei die einzelnen Bilder norma lerweise so schnell dargestellt werden, dass sie vom Auge nicht als einzelnen Bilder, sondern nur in ihrer Gesamtheit als Szene bzw. Frame wahrgenommen werden, es kann sich bei dem ersten und dem zweiten Bild auch im jeweils ein Teilbild oder Bildaus schnitt handeln, der zusammensetzt das ganze Bild ergibt. In diesem Fall kann das erste Bild ein erstes Teilbild mit der ersten Auflösung und das zweite Bild ein zweites Teilbild mit der zweiten Auflösung aufweisen. Somit ergibt sich im Auge des Betrachters jeweils das erste und das zweite Bild mit unter schiedlichen Auflösungen.

Bei der vorgeschlagenen Lichtführungsanordnung können das erste Abbild mit der ersten Auflösung auf den ersten Bereich und das zweite Abbild des zweiten Bildes mit der zweiten Auflösung auf den zweiten Bereich der Netzhaut projiziert werden. Unterschied liche Bereiche der Netzhaut lassen sich somit mit Abbildern beleuchten, deren Auflösungen an die physiologischen Möglich keiten der Netzhaut angepasst sind. Beispielsweise kann ein Abbild auf einen Außenbereich der Netzhaut mit einer verhält nismäßig geringen Auflösung projiziert werden, während ein wei teres Abbild auf einen zentralen Bereich der Netzhaut mit einer höheren Auflösung projiziert wird.

Die vorgeschlagene Lichtführungsanordnung erlaubt es daher, für unterschiedliche Bereiche der Netzhaut unterschiedliche Auslö sungen der projizierten Bilder bereitzustellen, so dass Auflö sungen erreicht werden können, die für das Auge zu nicht mehr auflösbaren Pixeln führen. Andererseits kann ein sogenanntes Oversampling vermieden werden, da zum Beispiel die Auflösung an jeder Stelle der Netzhaut an die tatsächliche Rezeptordichte der Netzhaut angepasst sein kann. Somit ist es möglich, einen optoelektronischen Bildgeber einfacher auszuführen, da dieser nicht überall Bilder mit hoher Auflösung liefern muss.

Ein Abbild eines Bildes kann insbesondere nicht mit konstanter Auflösung über die Gesamtfläche der Netzhaut erzeugt werden. Vielmehr wird berücksichtigt, dass das Auflösungsvermögen des Auges in den Randbereichen der Netzhaut niedriger ist als im Zentrum. Dies ist insbesondere vorteilhaft gegenüber einem Sys tem, das ein Abbild mit konstanter Auflösung über die Gesamt fläche der Netzhaut erzeugt. Dort wird nämliche eine konstante Pixeldichte bereitgestellt, so dass dabei entweder die Auflö sung in den Randbereichen des Sehfelds höher ist als das Auge wahrnehmen kann, oder im Zentrum der Netzhaut die Auflösung zu niedrig ist, um eine gute Bildwahrnehmung zu ermöglichen.

In Bezug auf die Bereiche, in die ein jeweiliges Abbild, ins besondere für einen jeweiligen Frame, projiziert wird, kann ein sogenanntes Abtastverfahren zum Einsatz kommen, bei dem, ins besondere zur Erzeugung eines jeweiligen Gesamtbildes oder Fra mes, die gesamte Netzhaut nach und nach überstrichen wird. Die Bereiche, wie insbesondere der erste und zweite Bereich, sind daher kleiner als die Gesamtfläche der Netzhaut.

Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abbild für einen Frame, insbesondere das erste oder zweite Abbild, die Gesamtfläche der Netzhaut ausfüllt. Wenigstens ein Bereich, wie etwa der erste Bereich oder der zweite Bereich, kann daher der Gesamtfläche der Netzhaut entsprechen.

Die Abbildungsoptik oder Komponenten davon und der Bildgeber können derart synchronisiert sein, dass sich wenigstens ein das erste und das zweite Bild umfassender Frame ergibt, den das Auge als ein Gesamtbild wahrnimmt. Es versteht sich, dass die Netz haut, das Auge und der Benutzer nicht Teil der optoelektroni schen Vorrichtung sind.

Das von dem mindestens einen Bildgeber bzw. m-Display erzeugte erste und zweite Bild kann eine Gesamtzahl von Pixeln aufweisen, die auf den ersten und zweiten Bereich der Netzhaut projiziert werden und dort als erste beziehungsweise zweite Abbildung er scheinen. Die Auflösung des ersten und des zweiten Abbildes ergibt sich daher aus dem Verhältnis der Pixelanzahl und der Fläche des Bereichs, in den das jeweiligen Abbilds auf der Netzhaut projiziert wird. Jedem Abbild kann dabei eine Auflösung zugeordnet sein, mit der das Abbild auf den jeweiligen Bereich der Netzhaut projiziert wird.

Die von dem mindestens einen Bildgeber erzeugten Bilder haben entsprechend der Pixelanzahl des jeweiligen Bildgebers beim Verlassen des Bildgebers die gleiche Auflösung und erst durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bildes durch die Ab bildungsoptik unterscheidet sich die Auflösung der jeweiligen projizierten Abbilder auf der Netzhaut.

Gegenüber einer herkömmlichen Projektion eines Abbildes eines von einem Bildgeber, wie etwa DLP oder LCD, generierten Bildes auf der gesamten Netzhaut kann es die Lichtführungsanordnung nach diesem Konzept ermöglichen, dass mithilfe eines kompakte ren Bauteils als Bildgeber oder mit weniger Pixeln oder einer kleineren Bildgeberdiagonale ein Frame aus mehreren vom Auge nicht auflösbaren Bildern mit unterschiedlicher Auflösung, ent sprechend der Augenempfindlichkeit, auf die Netzhaut projiziert werden kann, ohne dabei das Seherlebnis einzuschränken.

Solch ein Frame, welcher sich aus Bildern zusammensetzt, kann ebenfalls als Szene bezeichnet werden, wobei die Bilder gleich zeitig oder sequenziell auf die Netzhaut des Auges projiziert werden können. Eine Szene ist mit sequentiell dargestellten Bildern dabei normalerweise so schnell, dass sie vom Auge als ein einziges Gesamtbild wahrgenommen werden. Typische Bildwie derholfrequenzen sind 60 oder 120 Hz und die Anzeigedauer pro Bild ergibt sich als Bruchteil eines Frames, wobei pro Frame 2 bis 100 Bilder, bevorzugt 5 bis 50 Bilder dargestellt werden.

Der Bildgeber, beispielsweise in Form eines m-Displays, kann dabei so ausgeführt sein, dass er eine Pixelgröße mit Abmessun gen im Bereich von wenigen pm, im Bereich von lOOpm x lOOpm oder darunter, aufweist. Derartige Pixelgrößen können mit Displays realisiert werden, die m-LEDs umfassen. Abstände zwischen zwei Pixeln können im Bereich von ca. 1 pm bis 5 pm liegen, die Pixelgröße selbst ist kleiner als 70pm und kann beispielsweise kleiner als 20pm sein oder im Bereich von 3 pm bis 10 pm liegen.

Alternativ können derartige Pixelgrößen mit Displays realisiert werden, die auf einem monolithischen, pixelierten Array basie ren. Der Bildgeber kann daher als monolithisches Bauteil aus geführt sein, bei dem die einzelnen Pixel jedoch individuell angesteuert werden können. Bei dem Array kann es sich um ein RGB-Array handeln. Auch getrennte Arrays für jede Farbe, ins besondere RGB-Farbe, können vorgesehen sein. Die Pixel können zum Beispiel Größen im Bereich weniger pm bis maximal 50 pm aufweisen und fast nahtlos aneinander angrenzen. Bei derartigen Bildgebern kann die Anzahl an Pixeln im Bereich 1000 bis 50000 liegen, wobei die Pixel bevorzugt direkt angrenzend sind. Durch Verwendung von monolithischen Bildgebern lassen sich kompakte Bauteile realisieren.

Der mindestens eine optoelektronische Bildgeber kann durch eine Anordnung von p-LEDs mit m x n Pixeln gebildet sein, m und n können dabei Werte zwischen einschließlich 50 und einschließ lich 5000, bevorzugt zwischen einschließlich 100 und einschließ lich 1000 annehmen. Die Größe der Pixel und der Abstand zwischen benachbarten Pixel (Pitch) können dabei konstant sein. Typische Werte für den Pitch können im Bereich zwischen einschließlich

1 pm und einschließlich 70 pm, bevorzugt zwischen einschließlich

2 pm und einschließlich 30 pm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 2 pm und einschließlich 10 pm, liegen.

Der mindestens eine optoelektronische Bildgeber kann Subpixel mit wenigstens einer Grundfarbe, bevorzugt jedoch Subpixel mit den drei Grundfarben rot, grün und blau (R,G,B) aufweisen. Sub pixel aller drei Grundfarben bilden ein Pixel. Die Zahl oder auch die Dichte pro Fläche der Subpixel kann unterschiedlich sein. Beispielsweise können mehrere grüne Subpixel vorgesehen sein, da das Auge vor allem im grünen Bereich sensitiv ist.

Ebenso ist die in dieser Anmeldung vorgeschlagenen Antennen-Struktur denkbar. Ebenso wären auch p-Rods wie hier offenbart oder auch optoelektronische Elemente mit dazwischen angeordne ten Farbstoffen möglich. Bei m-LEDS können die Abstände zwischen Pixeln auch größer sein. Da kommen beispielsweise Anordnungen in Frage, bei denen der Abstand zwischen benachbarten Pixeln im Bereich zwischen dem 1-fachen und dem 5-fachen der Pixelgröße liegt. Derartige formen und Ausführungen sind in dieser Anmel dung offenbart.

Mithilfe eines solchen Displays ist es möglich, ein Bild mit einer hohen Auflösung auf den gesamten Bildbereich der Netzhaut zu projizieren. Dies stellt allerdings hohe Anforderungen an die Fertigung und die Integration für derartige Displays, ins besondere, wenn Auflösungen im Bereich von HD (1920 x 1080 Bildpunkten) erreicht werden sollen. Die erfindungsgemäße Lichtführungsanordnung erlaubt die Verwendung von derart hoch auflösenden Displays als Bildgeber. Allerdings können auch Bild geber mit niedrigerer Auflösung eingesetzt werden, da - wie bereits dargelegt wurde - auf der Netzhaut eine höhere Auflösung erreicht werden kann.

Der erste Bereich, in welchem die erste, insbesondere höhere Auflösung erreicht wird, kann im Zentrum oder näher am Zentrum der Netzhaut liegen als der zweite Bereich, in dem die zweite, insbesondere niedrigere Auflösung erreicht wird. Die höhere erste Auflösung trägt der höheren Rezeptordichte im Zentrum der Netzhaut Rechnung.

Der erste und zweite Bereich können auf der Netzhaut so ange ordnet sein, dass der zweite Bereich den ersten Bereich kon-zentrisch umschließt. Entsprechend weist der erste Bereich im Zentrum der Netzhaut beispielsweise die Form eines Kreises auf. Dieser kann von dem wenigstens einen zweiten Bereich konzent risch, beispielsweise ringförmig, umschlossen werden. Die ein- zelnen Abbilder können sich auf der Netzhaut somit wie konzent rische Kreise umschließen, wobei auch eine teilweise Überlap pung möglich ist.

Die Abbildungsoptik kann eine Strahllenkungseinrichtung aufwei sen, welche Lichtstrahlen des ersten Bildes, zur Erzeugung des ersten Abbildes, auf den ersten Bereich der Netzhaut und Licht strahlen des zweiten Bildes, zur Erzeugung des zweiten Abbildes, auf den zweiten Bereich der Netzhaut lenkt. Durch die Strahl lenkungseinrichtung können Bilder, die von einem Bildgeber er zeugt werden, auf die jeweiligen vorgesehenen Netzhautbereiche projiziert werden. Dabei kann eine Steuerung vorgesehen sein, welche die Strahllenkungseinrichtung in Abhängigkeit von einem vom Bildgeber angezeigten Bild steuert.

Die Strahllenkungseinrichtung kann zur Strahllenkung mindestens einen beweglichen und/oder festen Spiegel oder ein vergleich bares reflektierendes Element aufweisen. Der bewegliche Spiegel kann beispielsweise um eine, zwei, drei oder mehr Achsen, be vorzugt um eine oder zwei Achsen, kippbar ausgeführt sein. Die Steuerung kann die Positionierung des Spiegels in Abhängigkeit von einem vom Bildgeber angezeigten Bild steuern.

Die Strahllenkungseinrichtung kann zur Strahllenkung mindestens eine und bevorzugt mindestens zwei Glasfasern aufweisen. Die Glasfasern können fest angeordnet sein. Je nach Bild können die von einem Bildgeber emittierten Lichtstrahlen in unterschied liche Glasfasern eingekoppelt werden. Jede Glasfaser kann dabei einen bestimmten, zugeordneten Bereich der Netzhaut ausleuch ten. Das Abbild eines Bildes erscheint daher auf dem Bereich der Netzhaut, welcher der Glasfaser zugeordnet ist, in die die Lichtstrahlen zu dem Bild eingekoppelt werden.

Die Abbildungsoptik kann mindestens eine Strahlformungseinrich tung aufweisen, welche die Lichtstrahlen des ersten und des zweiten Bildes auf den jeweiligen Bereich der Netzhaut fokus siert. Die Lichtstrahlen des ersten Bildes können dabei stärker fokussiert werden als die Lichtstrahlen des zweiten Bildes. Das aus dem ersten Bild auf der Netzhaut entstehende erste Abbild erscheint dadurch auf einer kleineren Fläche als das weniger stark fokussierte zweite Abbild. Für das erste Abbild ergibt sich daher eine höhere Auflösung als für das zweite Abbild.

Die Strahlformungseinrichtung kann wenigstens eine fokussie-rende bzw. vergrößernde Optik aufweisen, wobei wenigstens zwei verschiedene Vergrößerungen vorgesehen sein können, bevorzugt zwischen drei und zehn verschiedene Vergrößerungen. Die größte und kleinste Vergrößerung der Strahlformungseinrichtung können sich beispielsweise um einen Faktor zwischen 1,1 und 10, bevor-zugt zwischen 1,5 und 5, besonders bevorzugt zwischen 1,8 und 3, unterscheiden. Die Abbildungsoptik kann mindestens ein ers tes Strahlformungselement und ein zweites Strahlformungselement aufweisen. Das erste Strahlformungselement kann die Lichtstrah len des ersten Bildes und das zweite Strahlformungselement kann die Lichtstrahlen des zweiten Bildes fokussieren.

Das mindestens eine erste und zweite Strahlformungselement kann beispielsweise aus einer Linse, insbesondere aus einer Sammel linse und/oder einer Zerstreuungslinse, gebildet werden. Eben-falls ist es möglich, dass das mindestens eine erste und zweite Strahlformungselement aus einer segmentierten Linse ausgebildet ist, die eine Vielzahl von kleineren Sammellinsen und/oder Zer streuungslinsen aufweisen kann. Außer Linsen in klassischer Bauweise kommen auch andere geeignete, zum Beispiel flache, optische Elemente als Strahlformungselemente in Frage, bei spielsweise Metalinsen.

Das mindestens eine erste und zweite Bild können zeitlich nach einander, insbesondere auf demselben Bildgeber, dargestellt werden. Ein daraus sich für das Auge ergebendes, zusammenge setztes Gesamtbild kann auf der Netzhaut durch ein abrasterndes Verfahren erzeugt werden, da unterschiedliche Bereiche der Netz haut zu unterschiedlichen Zeiten ausgeleuchtet werden können. Dabei kann innerhalb einer Szene, die wenigstens das erste und das zweite Bild bzw. Abbild umfasst, die Netzhaut zumindest im Wesentlichen komplett ausgeleuchtet werden.

Das erste und das zweite Bild können zumindest im Wesentlichen gleichzeitig, insbesondere auf zumindest zwei unterschiedlichen Bildgebern, dargestellt werden. Es kann somit eine gleichzei tige Projektion des ersten Abbilds und des zweiten Abbilds auf die entsprechenden Bereiche der Netzhaut erfolgen. Hierzu wer den das erste und das zweite Bild zumindest in Wesentlichen gleichzeitig auf verschiedenen Bildgebern erzeugt und über eine jeweilige, zugeordnete Strahllenkungseinrichtung kann eine Pro jektion auf die vorgesehenen Netzhautbereiche erfolgen. Vor teilhaft daran ist, dass die Strahllenkungseinrichtungen ein fach ausgestaltet werden können, da zum Beispiel auf bewegliche Teile verzichtet werden kann. Außerdem kann durch die Abbildung der Bilder von mehreren Bildgebern auf zugeordnete Netzhautbe reiche auf einfache Weise auf jedem Bereich der Netzhaut eine angepasste Auflösung erzielt werden.

Die optoelektronische Vorrichtung kann wenigstens eine Steue rung aufweisen, welche zur Steuerung der Abbildungsoptik in Abhängigkeit von einem jeweiligen vom Bildgeber bereitgestell ten Bild ausgebildet ist.

Eine alternative Ausgestaltung, Bilder auf oder in das Auge eines Nutzers zu transferieren wird durch sogenannte Lichtfeld displays erreicht, die auch als virtuelle Netzhautanzeige (vir tual retinal display - VNA) bezeichnet werden. Im Gegensatz zu normalen Displays, die Abbildung auf eine Ebene unmittelbar vor dem Benutzerauge erzeugt, entsteht bei Lichtfelddisplays ein Bild innerhalb des Auges durch eine direkte Netzhautprojektion.

In den hier vorgestellten Konzepten wird vielmehr ein Licht-felddisplay vorgeschlagen, welches eine Optoelektronikvorrich tung zur Erzeugung eines Rasterbilds und ein Optikmodul für die direkte Netzhautprojektion des Rasterbilds in ein Benutzerauge umfasst. Zur Verbesserung der Bildauflösung unter Beibehaltung einer kompakten Baugröße beruht das vorgeschlagene Betriebsver-fahren auf der Erkenntnis, dass zusätzlich zu einem ersten auf die Netzhaut eines Benutzers flächig projizierten Rasterteil bild ein zweites Rasterteilbild, das eine höhere Auflösung und eine kleinere Ortsausdehnung als das erste Rasterteilbild auf weist, auf die Fovea centralis im Benutzerauge abgebildet wird.

Dabei deckt die Projektion zumindest die Fovea centralis ab und kann für Ausführungsvarianten auf einen weiteren Bereich um die Fovea centralis ein Bild zeichnen, der der Parafovea zugeordnet ist. Damit wird erreicht, dass ein gewisser Zentrierungsfehler des zweiten Rasterbilds relativ zur Lage der Fovea centralis im Benutzerauge nicht wahrgenommen wird. Zweckmäßigerweise ist ein maximaler Durchmesser des auf die Netzhaut projizierten zweiten Rasterteilbilds von 5 mm, bevorzugt von 4 mm und besonders be vorzugt von 3 mm.

Das Lichtfelddisplay umfasst in einigen Aspekten des vorge schlagenen Konzeptes eine ein erstes Rasterteilbild erzeugende erste bildgebende Einheit und eine ein zweites Rasterteilbild erzeugende zweite bildgebende Einheit. Das auf die Netzhaut projizierte Rasterbild umfasst das erste Rasterteilbild und das zweite Rasterteilbild. Mithin können weitere Rasterteilbilder vorliegen, die auf unterschiedliche Netzhautbereiche mit einer angepassten Auflösung abgebildet werden. Dabei sind Ausgestal tungen möglich, für die die Netzhautprojektionen der Raster-teilbilder überlappend ausgeführt werden.

Für eine Ausgestaltung wird das netzhautprojizierte Rasterbild durch das erste Rasterteilbild und das zweite Rasterteilbild zusammengesetzt, wobei das erste Rasterteilbild im Bereich der Fovea centralis einen Dunkelbereich aufweist, in den das zweite Rasterteilbild mit höherer Auflösung durch eine Verstelloptik eingeblendet wird. Dabei ist die Verstelloptik so ausgebildet, dass die Relativlage der Netzhautprojektion des zweiten Raster teilbilds gegenüber der Netzhautprojektion des ersten Raster teilbilds einstellbar ist. Zu diesem Zweck weist eine vorteil-hafte Ausführung der Verstelloptik ein schaltbares Bragg-Gitter auf. Für eine weitere Ausgestaltung nach einigen Aspekten um fasst die Verstelloptik eine Alvarez-Linsenanordnung, insbeson dere eine drehbare Variante mit einer Moire-Linsenanordnung. Dabei wird die Strahlablenkung durch die erste Ableitung des jeweiligen Phasenplattenreliefs, das beispielsweise durch z = ax2 + by2 + cx + dy + e für die Durchstrahlungsrichtung z und die Querrichtungen x und y angenähert ist, und durch den Versatz der beiden paarweise angeordneten Phasenplatten in die Quer richtungen x und y bestimmt. Für weitere Ausführungsalternati-ven sind schwenkbare Prismen oder andere Elemente mit gleicher Funktionalität in der Verstelloptik vorgesehen.

Für eine weitere Ausführung weist das Optikmodul des Lichtfeld displays eine Kollimationsoptik für die erste bildgebende Ein-heit und/oder die zweite bildgebende Einheit auf. Bevorzugt wird die Verstelloptik wenigstens zum Teil in der Kollimationsoptik und besonders bevorzugt vollständig in der Kollimationsoptik angeordnet. In einigen Aspekten kann eine Verstelloptik wenigs tens zum Teil zwischen der Kollimationsoptik und einem Wellen-leiter vorliegen. Besonderes flach bauende Ausführungen verwen den eine Verstelloptik, die wenigstens zum Teil in einem Wel lenleiter oder zur Gänze in diesem angeordnet ist.

Für das Lichtfelddisplay nach dem vorgeschlagenen Prinzip wer den die erste bildgebende Einheit und/oder die zweite bildge bende Einheit durch ein Leuchtdioden-Mikroarray gebildet. Dar aus ergibt sich der Vorteil, dass eine raumsparende Anordnung resultiert, da das m-LED-Modul bzw. ein m-Displays für die be sonders hohe Auflösung und dessen Ansteuerungskomponenten auf grund des begrenzten Projektionsbereichs kleinbauend ausgeführt werden können. Für eine Ausführung kann das m-LED Modul für die zweite bildgebende Einheit dadurch konstruktiv vereinfacht wer-den, dass zumindest die Zentralbereiche Pixel aufweisen, die Licht nur im grünen und roten Spektralbereich erzeugen, das durch die Zapfen der Fovea centralis detektiert werden kann.

Für eine Ausführung ist dem Lichtfelddisplay in einigen weiteren Aspekten eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Lage der Fovea centralis im Benutzerauge zugeordnet. Diese kann eine IR-Be-leuchtungseinrichtung zur Vermessung der Netzhaut umfassen. Insbesondere kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die die Lage der Fovea centralis durch ein bildgebendes Verfahren bestimmt. Möglich ist auch eine indirekte Lagebestimmung durch eine Mes sung der optischen Achse des Auges anhand der Pupillenstellung oder durch eine Ortsdetektion der besser sichtbaren Sehnerven papille auf der Netzhaut. Vom Zentrum der Sehnervenpapille aus liegt der Mittelpunkt der Fovea centralis beim durchschnittli-chen Erwachsenen in einem Querabstand von 4.5 mm (15°) lateral (schläfenseitig) und einem Vertikalversatz von 0,65 mm (2°10') proximal .

Für eine Weitergestaltung des Lichtfelddisplays erfolgt die Nachführung der Projektion des ersten Rasterteilbilds auf die Fovea centralis dynamisch und folgt damit der Blickrichtung des Benutzers. Zu diesem Zweck sind eine Augenbewegungsdetektions einrichtung und eine Regelungseinrichtung für die Verstelloptik vorgesehen. Für mögliche Ausführungen weist die Augenbewegungs-detektionseinrichtung eine bildgebende Messeinrichtung für die Fovea centralis oder einem anderen Bezugspunkt im Auge, wie die Pupillenachse oder die Sehnervenpapille, auf. Des Weiteren kann die Regelungseinrichtung zusätzlich eine Prädiktionseinrichtung aufweisen, der ein Modell der Augenbewegung hinterlegt ist und die zusätzlich die eingeblendeten Bilddaten verarbeitet. Dabei können bewegliche Objekte des Bildes, auf die der Benutzer mit größter Wahrscheinlichkeit die Blickrichtung lenkt, detektiert und diese Information in das Bewegungsmodell eingespeist wer den .

Ein weiteres Konzept basiert auf der Tatsache, dass das mensch liche Auge in seinem vollständigen Sehbereich nicht überall gleich gut sieht, sowohl bezogen auf die Farbwahrnehmung als auch auf die räumliche Auflösung. Im Besonderen variiert die Augenempfindlichkeit über den Sehbereich hinweg, so dass eine gute Ortsauflösung und eine gute Farbauflösung nur im Bereich des Zentrums eines Displays notwendig sind. Dadurch kann gegen über herkömmlichen Displays oder Pixelanordnungen der Stromver brauch gesenkt werden. Zudem ist die Realisierung eines kompak-teren Bauteils möglich, ohne das Seherlebnis einzuschränken.

Somit muss ein bildgebendes Element nur eine so gute Auflösung haben, wie für die jeweiligen Bereiche im Auge erforderlich ist.

Die Anmeldung schlägt nun vor, ein bildgebendes Element mit einer variablen Pixeldichte vorzusehen und das Bild durch Ab scannen mit einer geeigneten Optik zu erzeugen. Beispielsweise umfasst das bildgebende Element ein lineares bildgebendes Ele ment mit variabler Pixeldichte und einer geeigneten Optik, so-dass durch Abscannen des Polarwinkels f das eigentliche Bild erzeugt wird. Durch eine Optik wird ein mittels Zeilenarray dargestellter Bildstreifen „rotiert", wodurch bei einem Be trachter ein kreisförmiges zweidimensionales Bild mit einer Pi xelauflösung entsteht. Diese nimmt mit zunehmendem Abstand vom Zentrum entsprechend der Empfindlichkeit des Auges ab. Das li neare bildgebende Element kann z.B. eine Anordnung von m-LEDs oder ein monolithisches pixeliertes RGB-Array sein. Letzteres ist ein monolithisches Bauteil, bei dem einzelne Bereiche in-dividuell angesteuert werden können. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungen von m-LEDs oder Modulen eignen sich besonders für eine solche Anordnung. Die Größe der m-LEDs bzw. Pixel sollte im Zentrum des Sehbereichs des Auges so klein wie möglich sein, um eine hohe Auflösung zu erzielen. In den Rand-bereichen ist dann eine deutlich gröbere Auflösung ausreichend, da hier auch die Empfindlichkeit des Auges geringer ist. Hier kann zusätzlich die Farbwiedergabe stark reduziert werden und im Extremfall ausschließlich auf grünes Licht beschränkt wer den, da in den Randbereichen auch die Farbwahrnehmung des Auges stark eingeschränkt ist.

In einigen Aspekten wird ein Pixelarray vorgeschlagen, insbe sondere für ein Display in Polarkoordinaten . Diese umfasst eine Vielzahl von Pixelelementen, die von einem Anfangspunkt ausge-hend auf einer Achse durch den Anfangspunkt in wenigstens einer Zeile angeordnet sind. Die Vielzahl von Pixelelementen weisen jeweils eine Höhe und eine Breite auf. Dabei ist zumindest die Breite der Pixel, definiert als der Abstand der Mitten zweier benachbarter Pixel, variabel und zwar derart, dass die Breite der Pixelelemente entlang der Zeile ausgehend vom Anfangspunkt hinweg zunimmt. Mit anderen Worten, werden die einzelnen Pi xelelemente breiter, je weiter sie von dem definierten Anfangs punkt entfernt sind. Diese Zeile, in einer Ausgestaltung auch zwei oder mehrere Zeilen übereinander kann für die Darstellung eines Displays verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird der Begriff „Pixel" bezeichnet ein adressierbares Bildelement einer vordefinierten Größe, welche mindestens eine Lichtquelle umfasst. Dabei kann die Lichtquelle die gleiche Größe aufweisen, wie das Pixel, jedoch auch kleiner sein. Somit kann die Zunahme der Breite durch unterschiedliche aktive Flächen der Lichtquelle im Pixel erreicht werden oder durch eine zunehmende Verdünnung. Mit anderen Worten wird mit zunehmenden Abstand die vordefi nierte Größe bei gleichbleibender Lichtfläche größer oder bei gleichbleibender vordefinierter Größe wird die lichtgebende Fläche kleiner.

In einem Aspekt kann nicht nur die Breite, sondern auch die Höhe variabel gestaltet sein. Die Pixel können beispielsweise auch eine variable Höhe aufweisen, die mit zunehmenden Abstand vom Anfangspunkt hinweg zunimmt.

Es kann vorgesehen sein, das von dem Zeilenarray ausgehende Licht (welches einen Lichtstreifen bildet) zu rotieren, so dass sich ein um den Anfangspunkt rotierender Lichtstreifen ergibt. Erfolgt diese Rotation ausreichend schnell, ergibt sich ein im wesentlichen kreisförmiges Display, der Fokusmittelpunkt des Auges liegt dabei im Wesentlichen im Anfangspunkt, der auch gleichzeitig den Rotationspunkt darstellt. In einer Ausgestal tung ist die variable Höhe so gewählt, dass die Position der Pixelelemente von einer Position zur nächsten Position aufgrund der Rotation des Lichtstreifens nebeneinanderliegen.

In einem Aspekt bildet der Anfangspunkt einen zentralen Mittel punkt und die Vielzahl von Pixelelementen sind symmetrisch um den Mittelpunkt entlang der Achse in einer Zeile angeordnet. Diese Ausführung ist ähnlich wie die oben genannte Ausgestal tung. Nur erfolgt eine Rotation nicht mehr um 360°, sondern lediglich um 180°, um ein vollständiges Bild zu erzeugen. Dadurch können höhere Bildwiederholraten bei gleicher Rotati-onsfrequenz erzielt werden. Alternativ lässt sich das optische System vereinfachen, da dieses nur in einem reduzierten Winkel bereich rotieren muss .

In einem weiteren Aspekt enthält das Array Pixel mehrerer Grund-färben, sodass ein mehrfarbiges Display realisiert werden kann.

Dies geschieht wahlweise über eine alternierende Anordnung der Farben innerhalb derselben einen Zeile oder das Array umfasst weitere Zeilen oder- und/oder unterhalb der primären Zeile, die Pixel anderer Grundfarbe beherbergen. Ein farbiges Pixel kann auch durch ein Subpixel gebildet sein, wobei dann drei Subpixel unterschiedlicher Farbe zu einem Pixel zusammengefasst sind, dies ist der herkömmliche Ansatz bei m-Displays . Im vorliegenden Fall wird jedoch durch das unterschiedliche Lichterzeugungs und Führungskonzept der Einfachheit halber Pixel und Subpixel synonym verwendet.

Ein anderer Aspekt betrifft die unterschiedliche Farbwahrneh-mung des Auges, welches sich abhängig von der Position ebenso ändert wie die räumliche Auflösung. Generell kann dieser Aspekt auf verschiedene Weise realisiert werden. In einer Ausgestal tung weisen beispielsweise zwei benachbarte Pixel in einer Zeile eine unterschiedliche Farbe auf. So kann die Vielzahl der Pi xelelemente wenigstens drei unterschiedliche Farben umfassen, wobei die Anzahl von Pixeln (oder Subpixeln) der jeweiligen Farbe unterschiedlich sind. Dies können beispielsweise die Far ben Grün, Rot, Blau und Gelb sein. Um die abnehmende Farbsen-sitivität des Auges zu berücksichtigen, kann die Anzahl der Pixel unterschiedlicher Farbe mit zunehmenden Abstand ebenfalls variieren. So können beispielsweise Pixel der Farbe Grün mit zunehmenden Abstand vom Anfangspunkt häufiger Vorkommen als entsprechende Pixel anderer Farben.

Damit wird generell die Farbverteilung der Vielzahl von Pixeln entlang der Achse variiert. Beispielsweise sind die Farben im zentralen Bereich, d.h. nahe des Anfangspunktes gleich verteilt, weiter nach außen hin dominiert dann die Farbe, auf die das Auge noch empfindlich ist.

In einer alternativen Ausgestaltung ist eine erste Anzahl der Vielzahl von Pixelelementen in einer ersten Zeile angeordnet, eine zweite Anzahl von Pixelelementen ist in wenigstens einer zweiten Zeile angeordnet. Die Pixel in der ersten Zeile unter scheiden sich hinsichtlich ihrer Farbe von Pixeln in der zweiten Zeile. Es können drei oder auch vier Zeilen von Pixelelementen angeordnet sein, wobei die Pixel jeder Zeile unterschiedliche Farbe aufweisen.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass jede der wenigstens zwei Zei len Pixelelemente aller Farben aufweist. Diese sind aber unter-schiedlich von Zeile zu Zeile angeordnet, so dass das n-te Pixel einer jeden Zeile sich in der Farbe unterscheidet. Dies kann bei der Erzeugung eines Gesamtbildes durch Rotation der Zeilen zweckmäßig sein.

In einer Ausgestaltung sind die Zeilen im Wesentlichen parallel zu einer Achse angeordnet. In einem Aspekt ist eine erste Zeile der wenigstens zwei Zeilen mittig auf der Achse angeordnet, eine zweite Zeile schließt sich dann unterhalb der mittig angeord neten Zeile an, eine weitere gegebenenfalls oberhalb. Jedoch ist es ebenso möglich, alle Zeilen in einen gemeinsamen An fangspunkt und mit einem definierten Winkel zueinander vorzu sehen. Dadurch ist jede Zeile entlang einer Achse angeordnet, die aber nicht parallel angeordnet sind. Beispielsweise können drei Zeilen einen gemeinsamen Anfangspunkt haben und einen Win-kel von 60° einschließen.

Einige weitere Aspekte betreffen eine Verteilung der Pixel un terschiedlicher Farbe. Dabei müssen in der ersten und wenigstens einen zweiten Zeile nicht die gleiche Anzahl Pixel vorhanden sein. Beispielsweise ist die erste Anzahl der Vielzahl von Pi xelelementen in der ersten Zeile unterschiedlich zu der zweiten Anzahl der Vielzahl von Pixelelementen in der wenigstens einen zweiten Zeile. So kann beispielsweise die aktive Fläche der Lichtquelle in den Pixeln der ersten Zeile und den Pixeln der zweiten Zeile unterschiedliche sein. Dieser Aspekt kann vor allem in einem Bereich der Zeilen, d.h. ab einem vordefinierten Abstand vom Anfangspunkt abhängig von der Sensitivität des Auges realisiert sein.

Im Besonderen ist in einem Aspekt vorgesehen, dass wenigstens einige Pixel der ersten und zweiten Zeile die gleiche Breite aufweisen und ab einem n-ten Pixel der ersten Zeile die Breite unterschiedlich zu der Breite des n-ten Pixels der zweiten Zeile ist. In einer Ausgestaltung ist die eine Zeile oder die mehrere Zeilen als pixeliertes Array ausgeführt, bei dem jedes Pixel des Arrays einzeln angesteuert werden kann. Ein solches Array kann als monolithisches Bauteil ausgeführt sein. Alternativ können die einzelnen Pixelelemente auch durch m-LED implemen tiert sein.

Ein anderer Aspekt betrifft eine Pixelmatrix. Wie oben beschrie ben ist es für die Bildung eines Displays und eines Bildes ausreichend, ein Pixelarray zu verwenden und den von diesem Array erzeugten Lichtstreifen zu rotieren. In Aspekten wird nun ebenso eine Pixelmatrix mit wenigstens zwei Pixelarrays insbe sondere für ein Display in Polarkoordinaten vorgeschlagen. Die wenigstens zwei Pixelarrays besitzen einen gemeinsamen Mittel punkt, d.h. ihr jeweiliger Anfangspunkt ist der gleiche. Darüber hinaus bilden die beiden Pixelarrays einen definierten Winkel zueinander. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen den Pi xelarrays 90° bei zwei Pixelarrays, bei drei Pixelarrays kann der Winkel 60° betragen.

Ein weiterer Aspekt betrifft eine Displayanordnung in Polarko-ordinaten. Eine derartige Anordnung umfasst ein Pixelarray oder eine Matrix sowie ein optisches System zur Lichtumlenkung und Rotation des von dem Pixelarray im Betrieb erzeugten Licht streifens. Das optische System umfasst einen wenigstens um zwei Achsen beweglichen Spiegel, der in einer Hauptabstrahlrichtung des Pixelarrays oder der Pixelmatrix angeordnet ist und ausge führt ist, abgestrahltes Licht aus der in Zeile angeordneten Pixeln um einen zum dem Anfangspunkt korrespondierenden Punkt rotieren zu lassen.

Schließlich betrifft ein letzter Aspekt ein Verfahren zum Be treiben eines Pixelarrays oder einer Pixelmatrix. Dazu wird ein erster Lichtstreifen mit einer Vielzahl in einer Zeile angeord neter Pixelelementen erzeugt und dieser Lichtstreifen an einen Zielort geführt. Sodann wird ein zweiter Lichtstreifen erzeugt. Der zweite Lichtstreifen wird um einen bestimmten Winkel und einen Rotationspunkt rotiert, wobei der Rotationspunkt dem An fangspunkt der in einer Zeile angeordneten Pixelelemente ent spricht. Der so rotierte zweite Lichtstreifen wird sodann an den Zielort geführt. In einer Ausgestaltung erfolgt die Rotation des Lichtstreifens über einen oder mehrere Spiegel. Die Zeile kann eine einzelne oder mehrere Zeilen sein. Ebenso kann auch ein monolithisch integriertes pixeliertes Bauteil als derartige Zeile verwendet werden.

Ein anderer Gesichtspunkt bezieht sich auf die Ansteuerung der lichtemittierenden Elemente in einem m-LED Display. Der limi tierte verfügbare Platz unter den aktuellen Matrixelementen Pi xeln erfordert weitere Überlegungen über wie die individuellen Pixel zu adressieren und zu steuern sind. Konventionelle Ansätze und Techniken können wegen des limitierten Platzes nicht nutzbar sein. Dies kann auch für Konzepte gelten, in denen der Strom durch jeden Pixel gesteuert ist. Da der benötigte Platz für eine m-LED als Subpixel deutlich kleiner als bei normalen Pixeln ist, sind neuere Konzepte notwendig.

Daneben sollten Treiberschaltungen geeignet sein, die aktuellen Bildwechselfrequenzen von 60 Hz bis 240 Hz bereitzustellen. In diesem Zusammenhang ist es ebenso notwendig oder doch zumindest zweckmäßig einen großen Helligkeitsdynamikbereich (1:100.000) oder 100 dB pro einzelnem Pixel zu erreichen. Dieser Bereich ist notwendig, um auch bei verschiedenen äußeren Lichteinflüs sen im Bereich von Automotive oder Augmented Realityanwendungen einen ausreichenden Kontrast und Helligkeit des Bildes zu er-reichen.

Wegen der bereits erwähnten Größe der einzelnen m-LEDs sowohl bei pixelierten Displays als auch bei monolithischen Arrays erscheint eine digital erzeugte Pulsbreitenmodulation, PWM zweckmäßig zu sein. Dementsprechend sollte die Technologie in Bezug sowohl auf Pixelarraygröße als auch auf CMOS-Technologie-Prozessknoten skalierbar sein. Eine digital erzeugte PWM erlaubt zudem eine Kalibrierung auf Ungleichförmigkeit sowohl von Pi-xelarray als auch von Pixelstrom zu erreichen.

Eine digitale nichtlineare PWM kann digitale Codes verarbeiten, so dass die Pulsbreite durch eine nichtlineare Übertragungs funktion der Codes auf Pulsbreite erzeugbar ist. Im Folgenden werden verschiedene Konzept vorgestellt, die sowohl wegen ihrer besonderen Größe bzw. ihrer Skalierungsfähigkeit für die Imple mentierung in monolithischen Displays oder auch pixelierten Ar rays mit m-LEDs geeignet sind.

Typischerweise wird bei einer Implementierung mit einer Puls-weitenmodulation (PWM) eine Standardpixelzellenschaltung sehr schnell abwechselnd auf „aus" und „Nennstrom" geschaltet. Dazu werden wird bei herkömmlichen Schaltungen eine sogenannte 2T1C-Schaltung eingesetzt. Jedoch ist gerade bei Displays mit hoher Zeilen- und Spaltenzahl die Programmierfrequenz sehr hoch, um eine ausreichende genannte „Refreshrate" des Displays zu errei chen. Das Problem wurde in der Vergangenheit durch einen zweiten Transistor gelöst, der jedoch zusätzlich Platz verbraucht. Ge rade bei den hier dargestellten m-Displays bzw. auch dem Platz „unter" den m-LEDs ist der Platz eventuell nicht mehr ausrei-chend. Daneben kann je nach Verdrahtung (d.h. Position der m- LED innerhalb des Strompfades) eine höhere Ungenauigkeit und damit Intensitätsschwankungen auftreten. Entsprechend wird im Folgenden ein Stromtreiber für m-LEDs mit Backgate vorgestellt, der diese Probleme reduziert.

Gemäß einem hier beschriebenen Aspekt wird eine Vorrichtung zur elektronischen Ansteuerung und Stromversorgung einer m-LED vor geschlagen, welche eine Datensignalleitung, eine Schwellenwert leitung und eine Auswahlsignalleitung aufweist. Weiterhin ist eine m-LED vorgesehen, welche elektrisch in Serie zu einem Dual-Gate Transistor und zusammen mit diesem zwischen einem ersten und zweiten Potentialanschluss angeschlossen ist. Ein erstes Steuergate des Dual-Gate Transistors ist mit der Schwellenwert leitung verbunden. Die Vorrichtung weist ebenso eine Auswahl-halteschaltung mit einem Ladungsspeicher auf, der mit einem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transistors sowie mit einem Stromleitungskontakt des Dual-Gate Transistors verbunden ist sowie mit einem Steuertransistor, dessen Steueranschluss mit der Auswahlsignalleitung verbunden ist.

Anstatt eines zusätzlichen Transistors für eine Pulsweitenmo dulation (PWM) kann nun das zusätzliche Steuergate eines Dual-Gate Transistors als ein bereits vorhandener Treiber-Transis tors mit einem PWM-Signal moduliert werden. Dabei wirkt der Dual-Gate Transistor in einigen Aspekten auch als Stromtreiber transistor .

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ebenso eine Vorrichtung vorge schlagen, wobei eine m-LED und ein Dual-Gate Transistor in Reihe in einem Strompfad angeordnet sind. Über eine Auswahlhalteschal-tung wird ein analoges Datenansteuersignal zur Farbsteuerung der m-LED mittels des Auswahlsignals an eine Seite des Dual-Gate Transistors angelegt. Mit einem eingekoppelten Pulsweiten modulationssignal an die andere Seite des Dual-Gate Transistors erfolgt eine Helligkeitssteuerung der m-LED.

Vorteilhaft wird als Dual-Gate Transistor ein Backgate Transis tor verwendet.

Die Modulation des Backgates des Treiber-Transistors kann ebenso als Stellglied für die Stromregelstrecke verwendet werden, um ein Feedbacksignal, beispielsweise die Vorwärtsspannung der Leuchtdiode, zurückzuführen und so eine Stromgegenkopplung zu einer Leuchtdioden-Temperaturdrift zu erreichen. Durch eine Mo dulation der Spannung am Backgate des Treiber-Transistors kann ein Leuchtdioden-Strom einfach und vor allem platzsparend, ins besondere in der TFT (Thin Film Transistor ) -Pixelzelle pulswei tenmoduliert werden. Bei RGB-Zellen ergibt sich eine Ersparnis von drei Leistungstransistoren.

Eine schwache Modulation der Spannung am Backgate kann verwendet werden, um den Strom in der m-LED, im Wesentlichen unabhängig von der m-LED-Temperatur zu machen. Dies ist insbesondere hilf reich, wenn eine NMOS-Zelle mit der m-LED auf der Low-Seite des Treiber-Transistors, wegen der gemeinsamen Kathode, verwendet wird. Derartige Zellen haben eine intrinsisch schlechte Strom genauigkeit, sodass mittels der Idee der vorliegenden Erfindung derartige Zellen deutlich verbessert werden können.

Dadurch kann zum einen eine Pulsweitenmodulation über das Back-gate des Haupttransistors anstatt über einen zusätzlichen Tran sistor, zusätzlich zum Haupttransistor erfolgen. Zum anderen erlaubt die Anwendung eines Backgate-Transistors in Displays eine Temperaturstabilisierung, indem das Backgate „nicht digi tal" mit Pulsweitenmodulation betrieben wird, sondern mit einer analogen Spannung. Diese wird aus der Vorwärtsspannung Vf der Leuchtdiode abgeleitet, die als Feedbackschleife einer Regelung benutzt wird. Eine derartige Temperaturstabilisierung verbes sert die Farbgenauigkeit und Stabilität der m-LED.

In einigen Aspekten kann der Dual-Gate-Transistor einen Back-gate-Transistor umfassen, bei dem das Backgate das erste Steu ergate bildet. Dies ist eine kompakte Ausführung. Der Dual-Gate Transistor kann als ein Thin-film (Dünnschicht-) Transistor mit zwei gegenüberliegenden Steuergates ausgebildet werden. Dies ermöglich eine zuverlässige und kompakte Herstellung. Dabei kann das erste Steuergate des Dual-Gate Transistors zur Einstellung einer Schwellenspannung ausgeführt sein. Auf diese Weise ist eine Modulation ausführbar. Alternativ kann im Betrieb ein Schaltsignal (PWM-Signal) an dem ersten Steuergate anliegen. Damit ist eine einfache Helligkeitssteuerung ausführbar.

In weiteren Aspekten kann die m-LED mit dessen ersten Anschluss an den ersten Potentialanschluss angeschlossen sein, der Dual-Gate Transistor kann mit seinen Stromleitungskontakten zwischen einem zweiten Anschluss der m-LED und dem zweiten Potentialan schluss angeordnet sein. Die Auswahlhalteschaltung kann den La dungsspeicher aufweisen, der mit dem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transistors sowie mit dem zweiten Anschluss der m-LED verbunden ist. Diese Ausführung ist in NMOS-Technologie einfach herstellbar .

In weiteren Aspekten kann die m-LED mit dessen ersten Anschluss an einen zweiten Stromleitungskontakt des Dual-Gate Transistors und mit dessen zweiter Anschluss an den zweiten Potentialan schluss angeschlossen sein. Der Dual-Gate Transistor ist mit seinen Stromleitungskontakten zwischen einen ersten Anschluss der m-LED und den ersten Potentialanschluss geschaltet. Der Ladungsspeicher der Auswahlhalteschaltung ist mit dem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transistors sowie mit dem ersten Po tentialanschluss verbunden. Dadurch wirkt die Vorwärtsspannung der Leuchtdiode nicht auf eine Gate-Source-Spannung des Dual-Gate Transistors.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Realisierung in P-Mos Technologie. Dort ist die m-LED mit dessen ersten Anschluss an den ersten Potentialanschluss angeschlossen und der Dual-Gate Transistor mit seinen Stromleitungskontakten zwischen ei-nen zweiten Anschluss der m-LED und den zweiten Potentialan schluss geschaltet. Die Auswahlhalteschaltung kann mit dem La dungsspeicher mit dem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transis tors sowie mit dem zweiten Potentialanschluss verbunden sein.

In einem weiteren Aspekt umfasst die Auswahlhalteschaltung ei nen weiteren Steuertransistor, der parallel zur m-LED verschal tet ist und dessen Steueranschluss mit der Auswahlsignalleitung verbunden sein kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Ladungsspeicher mit dem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transistors sowie mit dem ersten Potentialanschluss verbunden sein, und weiter eine Tem peraturkompensationsschaltung mit einer Gegenkopplung basierend auf der Erfassung einer Vorwärtsspannung durch die m-LED umfas-sen, wobei die Temperaturkompensationsschaltung ausgangsseitig die Schwellenwertleitung bilden kann. Dadurch lässt sich eine zusätzliche schwache Modulation auf den Backgate-Transistors einprägen .

In einigen Aspekten kann die Temperaturkompensationsschaltung eine Steuerstrecke umfassen, die parallel zu dem Dual-Gate Tran sistor angeordnet sein kann, und zwei in Reihe geschaltete Stre cken aufweisen kann. Dies ist eine einfache Ausgestaltung. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann von einem Knoten zwischen den beiden gesteuerten mittels eines dritten Steuertransistors und eines vierten Steuertransistors bereitgestellten Strecken, die Schwellenwertleitung an das erste Steuergate des Dual-Gate Tran sistors angeschlossen sein. Mittels des Knotens kann wirksam das Backgate angesteuert werden. Gemäß einer weiteren Ausge-staltung kann der Steueranschluss des vierten Steuertransistors mit dem zweiten Potentialanschluss verbunden sein. Auf diese Weise ist das Gate des Transistors stabil auf das hohe Potential des zweiten Potentialanschlusses gesetzt.

Ein einem anderen Aspekt kann die Temperaturkompensationsschal-tung einen zweiten Ladungsspeicher umfassen, der an einen Steu eranschluss eines eine der beiden Strecken bereitstellenden Steuertransistoren und an den ersten Potentialanschluss ange schlossen sein kann. Damit kann die Gate-Spannung des dritten Transistors gepuffert werden.

Eine zweite Datensignalleitung ist mit dem zweiten Ladungsspei cher und dem dritten Steuertransistor gekoppelt. Ein Signal auf dieser Leitung dient zur Programmierung eines Gegenkopplungs faktors ausgestaltet sein, die mit sein kann. Mit der zweiten Datensignalleitung ist so auch eine Feineinstellung der Tempe raturkompensation ausführbar. Je nach Anwendung lässt sich diese Feineinstellung mittels eines weiteren Steuertransistors an-bzw. abschalten

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann bei der Temperaturkompensationsschaltung der Steueranschluss des drit ten Steuertransistors mit dem zweiten Potentialanschluss ver bunden sein. Damit wird die Gate-Spannung des dritten Steuer transistors vorteilhaft klar und stabil festgelegt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann parallel zur m-LED ein fünfter Steuertransistor angeschlossen sein, an dessen Steueranschluss im Betrieb ein Schaltsignal (PWM-Signal) anliegt. Auf diese Weise kann die Leuchtdiode direkt und ohne Ladungsspeicher insbesondere mittels Pulsweitenmodulation ein und aus geschaltet werden. Der Dual-Gate Transistor kann dann als temperaturstabilisierte Stromquelle arbeiten.

Ebenfalls ist eine Steuerung für eine Helligkeitseinstellung oder ein Dimmen von Pixeln von Bedeutung. Ein derartiges Dimmen wird nicht nur im Automotivebereich benötigt, um beispielsweise zwischen Tag und Nachtsicht zu schalten, sondern auch bei AR Anwendungen. Grundsätzlich kann ein solches Dimmen zweckmäßig und vorteilhaft sein, wenn Kontraste angepasst werden müssen oder wenn äußeres Licht eine Regelung der Helligkeit eines Dis plays notwendig macht, um einen Benutzer nicht zu blenden, oder Information sicher zeigen zu können.

Aus den vorgenannten Gründen sind unterschiedliche technische Lösungen zur Ansteuerung von Leuchteinheiten mit LEDs bekannt, um insbesondere Displays auf unterschiedlichen Helligkeitsni veaus zu betreiben. So sind etwa Steuerschaltungen zur Steuerung von Matrixanzeigen bekannt, mit denen gezielt die einzelnen Pixel der aus mehreren Zeilen und Spalten gebildeten Reihen angesteuert werden. Ebenso sind Ansteuerungen bekannt, mit de nen gezielt der LED-Strom verringert bzw. gedimmt wird. Dieses sogenannte Stromdimmen kommt beispielsweise bei Displays mit Flüssigkristallanzeigen oder OLEDs zum Einsatz.

Wegen des nur geringen zur Verfügung stehenden Platzes sind Lösungen mit einer großen Anzahl von Komponenten nur schlecht realisierbar. Dies kann die Schaltungen teilweise sehr aufwen-dig machen. Ausgehend hiervon sollen die folgenden Aspekte die Ansteuerung einer Leuchteinheit mit LEDs zur Variation der Hel ligkeit derart weiterbilden, dass eine vergleichsweise einfa che, genaue und zuverlässige Veränderung der Helligkeit des von den LEDs ausgesandten Lichts erreicht wird. Insbesondere soll das oben angesprochene dimmen, bzw. der Betrieb in unterschied lichen Helligkeits- und Kontraststufen ermöglicht werden.

Somit wird eine Steuerungsschaltung zur Veränderung der Hellig keit einer Leuchteinheit vorgeschlagen, die über eine Span-nungsquelle zur Versorgung der Leuchteinheit mit elektrischer Energie und über wenigstens einen Energiespeicher verfügt. Letz ter stellt einen Strom für die Leuchtmittel der Leuchteinheit ein. Ferner ist ein Steuerelement vorgesehen, das eine Spannung eines von der Spannungsquelle erzeugten Spannungssignals, auf dessen Grundlage ein durch die wenigstens eine LED fließender LED-Strom einstellbar ist, zeitweise verändert. Nach dem vor geschlagenen Prinzip ist die Steuerungsschaltung derart weiter gebildet worden, dass das Steuerelement eingerichtet ist, um die Leuchteinheit auf wenigstens zwei unterschiedlichen Hellig-keitsniveaus zu betreiben, indem während einer Periode, also in einem sich wiederholenden Zeitraum, ein erstes und ein zweites Spannungssignal, die unterschiedliche Spannungen aufweisen, an die Leuchteinheit übertragen werden und das Helligkeitsniveau in Abhängigkeit der Spannung des ersten Spannungssignals ein-stellbar ist.

Wesentlich für dieses Konzept ist somit, dass die Leuchteinheit mit einem gepulsten Spannungssignal beaufschlagt wird, wobei die wenigstens eine m-LED der Leuchteinheit in Abhängigkeit des Spannungssignals von einem Strom durchflossen wird, der ein Leuchten der LED bewirkt. Während einer Periode sind hierbei auf vorteilhafte Weise ein erstes Spannungssignal, insbesondere ein Einschaltspannungssignal, und ein zweites Spannungssignal, insbesondere ein Ausschaltspannungssignal, vorgesehen, wobei die wenigstens eine in der Leuchteinheit vorgesehene LED während des Anliegens des ersten Spannungssignals mit einem zur Spannung proportionalen Strom versorgt bzw. von einem zur Spannung pro portionalen Strom durchflossen wird. Grundsätzlich unerheblich ist es hierbei, ob die Leuchteinheit über eine oder aber über eine Mehrzahl von LEDs verfügt. Das Schaltelement weist in einem Aspekt einen Transistor auf, über den die wenigstens eine LED der Leuchteinheit in Abhängigkeit des jeweiligen Spannungssig nals mit elektrischer Energie versorgt wird und von einem LED-Strom durchflossen wird, sodass diese vorzugsweise sichtbares Licht emittiert.

Nach dem vorgeschlagenen Konzept erfolgt die Ansteuerung der Leuchteinheit derart, dass innerhalb einer Periode zunächst in einer ersten Phase der Periode ein erstes Spannungssignal und im Anschluss daran in einer zweiten Phase der Periode ein zwei-tes Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen wird, wobei in Abhängigkeit der Spannung des jeweiligen Spannungssignals ein Stromfluss durch die wenigstens eine LED der Leuchteinheit bewirkt wird. Von Bedeutung hierbei ist, dass die Spannung bzw. der Spannungswert des zweiten Spannungssignals deutlich gerin-ger ist als die Spannung des ersten Spannungssignals. Vorzugs weise ist die Spannung des zweiten Spannungssignals zumindest nahezu gleich null.

In der ersten Phase der Periode, in der das erste Spannungssig-nal an die Leuchteinheit übertragen wird, wird der Energiespei cher der Leuchteinheit geladen. Gleichzeitig fließt hierbei ein Strom mit einer zur Spannung des Spannungssignals proportiona len Stromstärke durch die LED, die hierauf sichtbares Licht emittiert. Während in der zweiten Phase der Periode das zweite Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen wird, wird das Potenzial im Energiespeicher, bevorzugt einem Kondensator, auf rechterhalten, sodass bis zum Beginn der darauffolgenden Peri ode ein hierdurch bedingter Strom durch die LED fließt, die somit weiterhin Licht emittiert. Auch wenn die Stärke des wäh-rend der ersten Phase der Periode durch die LED fließenden

Stroms theoretisch gleich der Stärke des während der zweiten Phase der Periode durch die LED fließenden Stroms sein sollte, ist dies in der Praxis nicht der Fall. Dies ist darauf zurück zuführen, dass die Steuerungsschaltung zusätzlich zur Kapazität des Energiespeichers, insbesondere eines Kondensators, übli cherweise eine zweite Kapazität aufweist und auf diese Weise ein kapazitiver Spannungsteiler geschaffen wird, sodass die Spannung am Energiespeicher während der zweiten Phase der Pe riode gegenüber der Spannung während der ersten Phase der Pe- riode abgesenkt ist. Eine derartige zweite Kapazität wird bei spielsweise durch die Kapazität des Transistors, insbesondere die sogenannte Gate-Source-Kapazität , bereitgestellt.

In diesem Zusammenhang ist es für durchaus von Bedeutung, dass sich die Stärke des während der ersten Phase der Periode, in der das erste Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen wird, durch die LED fließenden Stroms von der Stärke des während der zweiten Phase der Periode, in der das zweite Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen wird, durch die LED fließenden Stroms unterscheidet, nämlich kleiner ist. Ein Betrachter wird diesen Unterschied, der zu einem Unterschied der maximalen Hel ligkeit der LED während einer Periode führt, allerdings nicht erkennen, sondern nur die über die Periode gemittelte Licht-leistung wahrnehmen.

Um diesen Effekt auf geeignete Weise für die Ansteuerung von Leuchteinheiten, die beispielsweise in Displays verwendet wer den, zu nutzen, ist es von Vorteil, wenn das erste und das zweite Spannungssignal mit einer Frequenz von 60 Hz, die der üblichen Bildwiederholfrequenz von Displays entspricht, wieder holt werden. Dies bedeutet, dass innerhalb einer Sekunde jeweils sechzigmal ein erstes und ein zweites Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen werden, wobei die wenigstens eine LED der Leuchteinheit in Abhängigkeit der Spannung des jeweiligen Spannungssignals von einem LED-Strom durchflossen wird.

In weiteren Aspekten ist vorgesehen, dass die m-LED, während das zweite Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen wird, aus einem als Kondensator ausgebildeten Energiespeicher mit der zur Anregung einer Lichtemission erforderlichen elektrischen Energie versorgt wird. Da die Spannung des Kondensators gegen über der ersten Phase der Periode abgesenkt ist, wird die LED in diesem Betriebszustand von einem Strom mit im Vergleich zur ersten Phase der Periode geringeren Stärke durchströmt, sodass die m-LED weniger hell leuchtet.

Weiterhin ist es auf diese Weise denkbar, dass das Steuerelement eingerichtet ist, um das erste Spannungssignal mit einem Tast grad von 0,0025 bis 0,003 zu erzeugen, wobei der Tastgrad dem Verhältnis der Dauer des ersten Spannungssignals zur Dauer der Periode entspricht. Der Tastgrad gibt somit das Verhältnis der Dauer des ersten Spannungssignals zur Periodendauer an. Bei einer Widerholfrequenz für das erste und das zweite Spannungs signal von 60 Hz bedeutet dies, dass das Steuerelement gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung derart eingerichtet ist, dass eine Periode, innerhalb der das erste und das zweite Span nungssignal an die Leuchteinheit übertragen werden, 0,0166 s oder 16,6 ms lang ist. In einer bevorzugten Weiterbildung wird das erste Spannungssignal für eine Zeitdauer von maximal 0,050 ms an die Leuchteinheit übertragen, was einem Tastgrad von etwa 0,003 oder 1:333 entspricht. Das zweite Spannungssignal wird in diesem Fall über eine Zeitdauer von 16,6 ms an die Leuchteinheit übertragen. Der Tastgrad in Bezug auf dieses Signal ist daher näherungsweise gleich 1.

Da die von einem Betrachter wahrgenommene Helligkeit einer LED von der während einer Periode emittierten mittleren Helligkeit oder Lichtleistung abhängt, hat ein Stromfluss in der LED wäh rend der zweiten Phase einer Periode und damit der Anteil des Lichts, der von der wenigstens einen LED in der zweiten, ver gleichsweise langen Phase der Periode emittiert wird, einen erheblichen, überproportionalstarken Einfluss auf die mittlere Lichtleistung einer LED der Leuchteinheit.

Nach einigen Aspekten ist es denkbar, dass die Steuerungsschal tung eingerichtet ist, um die Leuchteinheit auf einem ersten, dunkleren Helligkeitsniveau zu betreiben, indem die Spannung des ersten Spannungssignals auf einen innerhalb eines ersten Spannungsintervalls liegenden Spannungswert eingestellt wird und um die Leuchteinheit auf wenigstens einem zweiten, helleren Helligkeitsniveau zu betreiben, indem die Spannung des ersten Spannungssignals auf einen innerhalb wenigstens eines zweiten Spannungsintervalls, dessen Spannungen höher als die des ersten Spannungsintervalls sind, liegenden Spannungswert eingestellt wird. Gemäß dieser Ausführungsform sind für die Ansteuerung einer Leuchteinheit somit zwei Spannungsintervalle oder Span nungsbereiche vorgesehen, die jeweils unterschiedliche Spannun-gen aufweisen, mit denen das erste Spannungssignal erzeugt wird, und die sich auf unterschiedlichen Spannungsniveaus befinden. In Abhängigkeit der Höhe der Spannung des ersten Spannungssig nals wird die Leuchteinheit somit entweder auf einem ersten, dunkleren Helligkeitsniveau oder auf einem zweiten, helleren Helligkeitsniveau betrieben. Soll die Leuchteinheit auf dem helleren Helligkeitsniveau betrieben werden, erfolgt die An steuerung der Leuchteinheit auf der Grundlage eines ersten Span nungssignals, dessen Spannung in dem zweiten Spannungsintervall und somit in demjenigen Spannungsintervall liegt, das die hö-heren Wert aufweist.

In einem anderen Aspekt ist das Steuerelement eingerichtet, um die Leuchteinheit bei gezielter Variation der Spannung des ers ten Spannungssignals innerhalb eines der wenigstens zwei fest-gelegten Spannungsintervalle auf dem gleichen Helligkeitsniveau zu betreiben. Dies bedeutet, dass auf vorteilhafte Weise das erste Spannungssignal, insbesondere dessen Spannung, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Perioden nur derart stark variiert wird, dass die entsprechende Spannung noch innerhalb des glei-chen Spannungsintervalls liegt und sichergestellt wird, dass die Leuchteinheit trotz einer leichten Änderung der Helligkeit immer noch auf dem gleichen Helligkeitsniveau betrieben wird. Es ist somit möglich, die Leuchteinheit, insbesondere die we nigstens eine innerhalb der Leuchteinheit vorgesehene LED, auf wenigstens zwei verschiedenen Helligkeitsniveaus zu dimmen, also auf wenigstens zwei unterschiedlichen Helligkeitsniveau jeweils einen zumindest weitgehend stufenlosen Bereich vorzu sehen, in dem die Helligkeit der wenigstens einen LED einer Leuchteinheit gezielt verändert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Spannungsintervall oder der erste Spannungsbereich Span nungswerte zumindest im Bereich von 1,3 V bis 3,0 V aufweist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Spannungs-intervall oder der zweite Spannungsbereich Spannungswerte zu mindest im Bereich von 4,0 V bis 10,0 V aufweist. Auf diese Weise werden zwei Bereiche auf unterschiedlichen Helligkeits niveaus realisiert, innerhalb derer die Helligkeit der Leucht einheit nochmals gezielt stufenlos verändert bzw. gedimmt wer-den kann.

Im Hinblick auf die zuvor beschriebene Ausgestaltung kann wie derum der Gedanke berücksichtigen werden, dass - sobald ein vergleichsweise kleines erstes Spannungssignal an der Leucht-einheit anliegt - der gesamte während einer Periode durch die LED fließende Strom maßgeblich von dem Strom bestimmt wird, der während der ersten Phase der Periode, in der das erste Span nungssignal an der Leuchteinheit anliegt, durch die LED fließt. In diesem Fall wird die Leuchteinheit mit einer vergleichsweise niedrigen Helligkeit betrieben und die Emission von Licht auf grund eines Stromflusses durch die LED, der durch das zweite Spannungssignal, das in der zweiten Phase der Periode an der Leuchteinheit anliegt, bewirkt wird, kann in diesem Betriebs zustand vernachlässigt werden.

Wird an die Leuchteinheit dagegen ein erstes Spannungssignal mit einer vergleichsweise hohen Spannung übertragen, wird der insgesamt während einer Periode durch die LED fließende Strom maßgeblich durch den Strom bestimmt, der während der zweiten Phase, also während das zweite Spannungssignal an der Leucht einheit anliegt, durch die LED fließt. In diesem Fall wird die Leuchteinheit auf einem hohen Helligkeitsniveau betrieben und ist in diesem Bereich durch gezielte Variation des ersten Span-nungssignals dimmbar.

Die vorgestellte Steuerungsschaltung lässt sich, in einem Dis play oder einem Monitor zur Bilderzeugung verwenden. Diese kön nen Teil eines größeren Bildschirms oder Anzeigevorrichtung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Auch eine Realisierung in einer AR oder VR Brille oder einem anderen Gerät ist denkbar. Wesentlich hierbei ist wiederum, dass eine Ansteuerung zum Ein satz kommt, die den Betrieb eines Displays oder eines Monitors auf wenigstens zwei unterschiedlichen Helligkeitsniveaus ermög-licht.

Neben einer speziell ausgebildeten Steuerungsschaltung betref fen einige Aspekte auch ein Verfahren zur gezielten Veränderung der Helligkeit einer Leuchteinheit, bei dem eine Spannungsquelle die Leuchteinheit mit elektrischer Energie versorgt und wenigs tens eine LED als Leuchtmittel der Leuchteinheit zumindest zeit weise aus einem Energiespeicher der Leuchteinheit mit elektri scher Energie versorgt wird. Ferner wird bei diesem Verfahren zumindest zeitweise ein Spannungssignal an die Leuchteinheit übertragen und der durch die wenigstens eine LED fließende LED Strom auf der Grundlage des Spannungssignals eingestellt.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Leuchteinheit auf wenigstens zwei unterschiedlichen Helligkeitsniveaus be-trieben wird, indem während einer Periode ein erstes und ein zweites Spannungssignal, die unterschiedliche Spannungen auf weisen, an die Leuchteinheit übertragen werden und das Hellig keitsniveau in Abhängigkeit der Spannung des ersten Spannungs signals eingestellt wird. Erfindungswesentlich ist wiederum, dass die Helligkeit einer LED, die maßgeblich durch den insge samt während einer Periode durch wenigstens eine LED fließenden Strom bestimmt wird, durch Übertragen eines ersten Spannungs signals, das in einer ersten Phase der Periode an die Leucht-einheit übertragen wird, gezielt veränderbar ist. Zur Ansteue rung der Leuchteinheit wird in einer ersten Phase der Periode ein erstes Spannungssignal an die Leuchteinheit angelegt, so-dass zunächst, während das erste Spannungssignal an der Leuch teinheit anliegt, der Energiespeicher der Leuchteinheit geladen und die wenigstens eine LED der Leuchteinheit von einem zur Spannung des Spannungssignals proportionalen Strom durchflossen wird. In einer zweiten Phase der Periode wird ein zweites Span nungssignal mit einer im Vergleich zu der Spannung des ersten Spannungssignals deutlich abgesenkten Spannung, die vorzugs-weise nahe null ist, an die Leuchteinheit übertragen. Hierdurch wird zunächst das Potenzial des Energiespeichers, insbesondere eines Kondensators, abgesenkt, wodurch auch die Stärke des Stroms, der durch die LED fließt, entsprechend abgesenkt wird.

Im Vergleich zur ersten Phase der Periode leuchtet die LED somit in der zweiten Phase weniger hell, dies allerdings über einen vergleichsweise langen Zeitraum. Hierbei kann die Leuchteinheit in Abhängigkeit der Höhe des Spannungswerts des ersten Span nungssignals auf einem hohen Helligkeitsniveau mit vergleichs-weise hoher mittlerer Lichtleistung oder auf einem niedrigen Helligkeitsniveau mit vergleichsweise niedriger mittlerer Lichtleistung betrieben werden. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass bei einem ersten Spannungssignal mit ver gleichsweise niedriger Spannung der Einfluss der ersten Phase der Periode auf die mittlere Lichtleistung der LED vergleichs weise hoch ist, während bei einem ersten Spannungssignal mit hohem Spannungswert die zweite Phase der Periode, in der das zweite Spannungssignal an der Leuchteinheit anliegt, von ent scheidender Bedeutung für die mittlere Lichtleistung der LED ist.

Auf diese Weise ist vorgesehen, dass die LED der Lichteinheit, während das zweite Spannungssignal an der Leuchteinheit anliegt, aus einem als Kondensator ausgeführten Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Im Übrigen ist es von Vor teil wenn die Leuchteinheit wenigstens zeitweise auf einem ers ten, dunkleren Helligkeitsniveau betrieben wird, indem die Span nung des ersten Spannungssignals auf einen in einem ersten Span nungsintervall liegenden Spannungswert eingestellt wird und die Leuchteinheit zumindest zeitweise auf wenigstens einem zweiten, helleren Helligkeitsniveau betrieben wird, indem die Spannung des ersten Spannungssignals auf einen innerhalb wenigstens ei nes zweiten Spannungsintervalls, dessen Spannungen höher als die des ersten Spannungsintervalls sind, liegenden Spannungs wert eingestellt wird.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Perioden die Spannung des ersten Span nungssignals variiert wird, ohne das Helligkeitsniveau, auf dem die Leuchteinheit betrieben wird, zu verändern. Es erfolgt somit eine Variation der mittleren Lichtleistung einer LED, während diese auf einem gleichbleibenden Helligkeitsniveau betrieben wird. Die Spannung des ersten Spannungssignals wird somit zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Perioden innerhalb des für das entsprechende Helligkeitsniveau vorgesehenen Spannungsinter valls oder Spannungsbereichs verändert.

Neben der Frage einer Temperaturstabilität und einer Drift einer Einsatzspannung bzw. eines Stroms durch die Diode aufgrund von Prozessschwankungen ist auch die verwendete Pulsmodulation ein zu berücksichtigender Gesichtspunkt. In aktuellen Displays wer den die Leuchtdioden meist in Pulsweitenmodulation betrieben, d.h. in schneller Folge zur Kontrast und Helligkeitseinstellung ein- und ausgeschaltet. Die Frequenz beträgt dabei einige 100kHz bis in den MHz Bereich. Die Schaltvorgänge wirken auf die Strom quelle zurück. Dadurch können die Präzision sowie die Stabilität der Stromquelle leiden. Bei Regelschleifen innerhalb der Strom quelle führen die Schaltvorgänge zu Spikes oder anderem Verhal ten, welche die Regelschleife aus ihrem Regelbereich bringen können .

Diesen Überlegungen folgend wird eine geregelte Stromquelle für m-LEDs vorgeschlagen, die eine Stromquelle derart regelt, dass deren Ausgangstrom auch während einer PWM Modulation und ins besondere während der Schaltvorgänge in ihrem Regelzustand ver-bleibt und einem Sollwert folgt. Die Stromquelle und insbeson dere die Rückkoppelschleife eignet sich

Dazu wird der Ausgangstrom oder ein davon abgeleitetes Signal der Regelschleife zugeführt, die dieses mit dem Sollwert ver-gleicht. Wird die Stromquelle nun ausgeschaltet, bzw. in einem On/Off Betrieb ( intermitierender Betrieb) betrieben, so wird, während der Ausgangsstrom abgeschaltet ist, ein Ersatzsignal der Regelschleife zugeführt. Das Ersatzsignal hält die Regel schleife in ihrem Aussteuerbereich. Zweckmäßigerweise ent-spricht das Ersatzsignal einem zu erwartenden Ausgangstrom oder dem davon abgeleiteten Signal, bzw. ist zu diesem ähnlich. Ins gesamt wird auf diese Weise eine kontinuierliche Regelung im Aussteuerbereich unabhängig vom Schaltzustand einer Stromquelle erreicht. Die Präzision und Stabilität der Versorgungsschaltung bleibt erhalten.

In einer Ausgestaltung wird eine Versorgungsschaltung vorge schlagen, welche einen Fehlerkorrekturdetektor mit einem Refe renzsignaleingang, einem Fehlersignaleingang sowie einem Kor-rektursignalausgang umfasst. Des Weiteren ist eine regelbare Stromquelle mit Stromausgang und einem Kontrollsignalanschluss vorgesehen. Der Kontrollsignalanschluss ist mit dem Korrektur signalausgang unter Bildung einer Regelschleife für die steu erbare Stromquelle verbunden. Mit anderen Worten regelt der Fehlerkorrekturdetektor den Ausgangstrom der Stromquelle in be stimmten Grenzen. Die Stromquelle ist somit ausgeführt, einen Strom am Stromausgang in Abhängigkeit eines Signals am Kon-trollsignalanschluss bereitzustellen.

Die Versorgungsschaltung umfasst nach dem vorgeschlagenen Prin zip eine Ersatzquelle mit einem Ausgang, welche ausgestaltet ist, ein Ersatzsignal bereitzustellen. Schließlich ist eine Schaltvorrichtung in Wirkverbindung mit der regelbaren Strom-quelle und dem Fehlerkorrekturdetektor angeordnet, so dass die Schaltvorrichtung in Abhängigkeit eines Schaltsignals dem Feh lersignaleingang entweder ein von dem Strom am Stromausgang abgeleitetes Signal oder das Ersatzsignal bei zusätzlicher Tren nung des Stromausgangs der Stromquelle zuführt. Mit anderen Worten ist die Schaltvorrichtung mit der regelbaren Stromquelle und dem Fehlerkorrekturdetektor gekoppelt und ausgeführt ent weder ein von dem Strom am Stromaus-gang abgeleitetes Signal oder das Ersatzsignal dem Fehlersignal-eingang zuzuführen. Zu sätzlich ist die Schaltvorrichtung ausgeführt, in letzterem Fall den Stromausgang stromlos zu schalten.

Damit wird eine Anordnung geschaffen, welche die Regelschleife unabhängig von dem Betriebszustand der Stromquelle in einem Aussteuerbereich hält. Die Stromquelle kann somit neben der Regelung durch die Regelschleife und den Fehlerkorrekturdetek-tor auch in einem PWM oder einem anderen intermittierenden Modus betrieben werden.

Es ist zweckmäßig, wenn das Ersatzsignal im Wesentlichen dem vom Stromsignal abgeleiteten Signal entspricht. Auf diese Weise wird der Regelschleife und speziell dem Fehlerkorrekturdetektor ein Signal vorgeben, dass sich kaum von dem der Stromquelle unterscheidet, so dass die Regelung und die Aussteuerung intakt bleiben .

In einem Aspekt weist die regelbare Stromquelle einen Strom spiegel mit einem schaltbaren Ausgangszweig auf. Dieser ist mit dem Stromausgang verbunden oder bildet diesen. Der Ausgangszweig kann einen oder mehrere Ausgangstransistoren umfassen, deren Steueranschlüsse bzw. Gates mit einem Steueranschluss eines eingangsseitig angeordneten Stromspiegeltransistors verbunden sind .

In einem weiteren Aspekt ist der Ausgangstransistor des Aus-gangszweiges, mit seinem Steueranschluss an die Schaltvorrich tung angeschlossen. Die Schaltvorrichtung ist ausgeführt, in Abhängigkeit des Schaltsignals des Ausgangstransistors mit ei nem festen Potential zur Öffnung des Ausgangstransistors zu verbinden oder den Steueranschluss mit dem Steueranschluss des eingangsseitig angeordneten Stromspiegeltransistors. Wenn der Steueranschluss auf dem festen Potential liegt, öffnet bzw. sperrt der Ausgangs-transistor, d.h. er leitet keinen Strom mehr und der Verbraucher sowie der Ausgang der Versorgungschaltung wird stromlos geschaltet.

In einem anderen Aspekt ist die Schaltvorrichtung in dem Aus gangszweig angeordnet, und ausgeführt, den Stromausgang bzw. Ausgangstransistoren von dem Verbraucher zu trennen. Dabei ist der Abgriff für den Fehlersignaleingang des Fehlerkorrektur-detektors zwischen Schaltvorrichtung und Verbraucher angeord net .

In einem weiteren Aspekt weist die regelbare Stromquelle einen Eingangszweig auf. Dem eingangszweig ist ein Referenzstromsig-nal zuführbar, so dass die Stromquelle einen davon abhängigen Ausgangstrom liefert. Der Eingangszweig der regelbaren Strom quelle umfasst weiterhin einen Knoten, welcher mit dem Refe-renzsignal-eingang des Fehlerkorrekturdetektors verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise der Referenzstrom, welcher der Stromquelle zur Ableitung des Ausgangstroms zugeführt wird auch als Referenzsignal für den Fehlerkorrekturdetektor dienen.

Die regelbare Stromquelle kann zudem einen Stromspiegel umfas-sen, wobei der Kontrollsignalanschluss mit dem Steueranschluss eines Ausgangstransistors des Stromspiegels verbunden ist. Dadurch kann ein Strom durch den Ausgangstransistor mit einem Kontrollsignal verändert werden und so eine Regelung erfolgen. Eine Kopplung des Steueranschlusses des Ausgangstransistors des Stromspiegels mit dem Stromspiegeltransistor des Stromspiegels erfolgt über einen Kondensator in Mitkopplung. Der Kondensator dient zu einer Frequenzkompensation und verbessert so die Sta bilität der Regelung.

Ein anderer Aspekt betrifft den Differenzverstärker. Dieser kann einen Differenzverstärker umfassen, dessen beide Zweige über einen Stromspiegel miteinander an ein Versorgungspotential an geschlossen sind. Optional können die beiden Zweige des Diffe-renz-verstärkers jeweils einen Eingangstransistor umfassen, welche unterschiedliche geometrische Parameter aufweisen. Zu sammen mit dem Stromspiegel können so unterschiedliche feste Faktoren zwischen Referenz- und Fehlersignal berücksichtigt werden .

In einem weiteren Aspekt umfasst die Ersatzquelle ein mit dem Ausgang gekoppeltes Element zur Spannungserzeugung, so dass das Ersatzsignal im Wesentlichen dem vom Stromsignal abgeleiteten Signal entspricht. Dadurch kann das Ersatzsignal den im regu lären Betrieb durch den Verbraucher fließenden Strom simulieren und so die Regelschleife im Aussteuerbereich halten.

Die Ersatzquelle kann eine Reihenschaltung aus einem stromge benden Element und einem spannungsgebenden Element aufweisen, wobei der Ausgang zwischen den beiden Elementen angeordnet ist. Ebenso kann die Ersatzquelle in einem weiteren Aspekt einen Transistor aufweisen, dessen Steueranschluss mit dem Steueran schluss des Stromspiegeltransistors der Stromquelle verbunden ist .

Ein anderer Aspekt betrifft die Schaltvorrichtung, die ein oder mehrere Transmission Gates aufweist. Die Versorgungsschaltung kann einen Referenzstromspiegel umfassen, der ausgeführt ist, einen eingangsseitig definierten Strom ausgangseitig an den Fehlerkorrekturdetektor und an die Stromquelle zu liefern.

Ein anderer Aspekt betrifft die Verwendung einer Versorgungs schaltung für eine Stromversorgung einer m-LED. Dieses wird von der Versorgungschaltung betreiben und zwar ein einem On/Off Betrieb. Das heißt, dass die m-LED durch ein die Stromversorgung pulsweiten modulierendes Signal betrieben wird. Dieser Betrieb ist für optoelektronische Bauelemente nicht ungewöhnlich, den noch erzeugt die Versorgungsschaltung einen stabilen und prä zisen Ausgangsstrom während dieses pulsweiten-modulierten Be triebs .

Ein anderer Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren zum Versorgen einer m-LED. Hierbei wird ein Versorgungsstrom durch den Ver braucher erfasst. Dies kann durch eine Detektion des Stroms durch die m-LED erfolgen. Alternativ kann ein Signal aus dem Strom abgeleitet werden, welches in einer bekannten Beziehung zu dem Strom durch den Verbraucher steht. Der Versorgungsstrom oder das davon abgeleitete Signal wird mit einem Referenzsignal verglichen und aus diesem Vergleich ein Korrektursignal erzeugt. Mit Hilfe des Korrektursignals wird der Versorgungsstrom durch den Verbraucher gegebenenfalls auf einen Sollwert geregelt.

Es ist nun vorgesehen, dass der Verbraucher in bestimmten Ab ständen abgeschaltet d.h. vom Versorgungsstrom getrennt wird. In einem solchen Fall wird anstatt des vom Versorgungsstrom abgeleiteten Signal ein Ersatzsignal erzeugt und für den Ver gleichsschritt verwendet. Mit anderen Worten wird anstatt des Versorgungsstroms bzw. eines davon abgeleiteten Signals das Er satzsignal mit dem Referenzsignal verglichen und aus diesem Vergleich ein Korrektur-signal erzeugt. Dadurch wird die Rege lung erstmal unabhängig davon, ob der Verbraucher mit Strom versorgt wird oder nicht. Das Ersatzsignal kann dabei im We sentlichen einem Versorgungsstrom durch den Verbraucher oder einem davon abgeleiteten Signal entsprechen.

Ein anderer Aspekt liegt in einer Realisierung einer Treiber schaltung mit geringer eigener Leistungsaufnahme, die aber den noch eine Vielzahl von optoelektronischen Elementen und insbe sondere m-LEDs antreiben kann.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist eine Trei berschaltung zum Antreiben oder Steuern einer Vielzahl von opto elektronischen Elementen vorgesehen. Die optoelektronischen Elemente sind als m-LEDs ausgeführt und in einem Array mit Zeilen und Spalten angeordnet. Jede m-LED kann ein Pixel dar stellen. Alternativ kann, wenn jedes Pixel mehrere, zum Beispiel drei, Subpixel einschließt, jede m-LED eines der Subpixel bil den .

Die Treiberschaltung umfasst eine Vielzahl von ersten Speicher zellen, wobei jede der ersten Speicherzellen einem jeweiligen der m-LED zugeordnet ist. Ferner schließt jede Speicherzelle zwei Eingänge, die als Setzeingang und Rücksetzeingang bezeich net werden, und einen Ausgang ein. Die ersten Speicherzellen können Riegel sein und können als 1-Bit-Speicher konfiguriert sein. Jede erste Speicherzelle kann zwei unterschiedliche Zu stände an dem Ausgang, einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweisen, wobei der erste Zustand ein hoher Zustand und der zweite Zustand ein niedriger Zustand sein kann.

Ein Setzsignal, das von einer der ersten Speicherzellen an dem Setzeingang empfangen wird, triggert die erste Speicherzelle an dem Ausgang in den ersten Zustand. Die erste Speicherzelle hält den ersten Zustand, bis sie durch ein an dem Rücksetzeingang empfangenes Rücksetzsignal in den zweiten Zustand zurückgesetzt wird. Der Ausgang, insbesondere das am Ausgang bereitgestellte Ausgangssignal, jeder ersten Speicherzelle ist so konfiguriert, dass er ein jeweiliges der m-LED steuert oder antreibt. Insbe sondere bestimmt das Ausgangssignal, ob die m-LED eingeschaltet ist und Licht ausstrahlt oder ausgeschaltet ist und kein Licht ausstrahlt .

Für die Herstellung der Treiberschaltung und auch der ersten Speicherzellen und ihrer zugeordneten Schaltungen, wäre unter anderem CMOS-Technologie besonders geeignet. Die Treiberschal tung gemäß dem ersten Aspekt ist eine digitale Treiberschaltung und benötigt im Vergleich zu konventionellen Treiberschaltungen eine niedrigere Leistung und weniger Fläche. Außerdem stellt die Treiberschaltung gemäß dem ersten Aspekt eine bessere Li-nearität bereit. Jede erste Speicherzelle kann ein Pulsbreiten modulationssignal, PWM-Signal, an ihrem Ausgang bereitstellen.

In einer Ausführungsform umfasst jede erste Speicherzelle zwei kreuzgekoppelte NOR-Gatter oder zwei kreuzgekoppelte NAND-Gat-ter. Jedes der NOR- oder NAND-Gatter weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf. Der Ausgang jedes der NOR- oder NAND-Gatter ist mit einem der Eingänge des anderen NOR- oder NAND-Gatters gekoppelt. Der andere Eingang eines der NOR- oder NAND-Gatter empfängt das Setzsignal, und der andere Eingang des anderen der NOR- oder NAND-Gatter empfängt das Rücksetzsignal.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst jede erste Spei cherzelle einen N-Typ-Metalloxid-Halbleiter-Transistor, NMOS-Transistor, und einen P-Typ-Metalloxid-Halbleiter-Transistor, PMOS-Transistor, die in Reihe geschaltet sind, was bedeutet, dass die Kanäle der beiden Transistoren in Reihe geschaltet sind. Außerdem ist ein Eingang eines Inverters zwischen den NMOS-Transistor und den PMOS-Transistor geschaltet, und ein Ausgang des Inverters ist mit den Gattern der NMOS- und PMOS-Transistoren verbunden. Die Treiberschaltung kann eine Vielzahl von ladbaren Zählern umfassen, die jeweils konfiguriert sind, um ein Setzsignal zum Einschalten eines Stroms durch die jewei lige m-LED zu aktivieren, wenn Daten, beispielsweise ein Puls breitenwert, in den jeweiligen Zähler geladen werden. Der Zähler zählt, bis der aktuelle Wert den geladenen Datenwert erreicht. Dann aktiviert der Zähler ein Rücksetzsignal, um den Strom durch die jeweilige m-LED abzuschalten.

Wenn ein Array von m-LED diese in N Spalten von Pixeln arran-giert, kann die Treiberschaltung N Zähler umfassen, die PWM-Signale für N Spalten von Pixeln gleichzeitig pro einer ausge wählten Zeile erzeugen. Die Treiberschaltung kann ferner einen einzigen gemeinsamen Zähler umfassen, der konfiguriert ist, um ein gemeinsames oder globales Dimmsignal für die Vielzahl von m-LEDs zu erzeugen.

Um dunkle Pixel auszugattern, kann die Treiberschaltung eine Vielzahl von zweiten Speicherzellen umfassen. Jede zweite Spei cherzelle kann mit einer jeweiligen der ersten Speicherzellen gekoppelt sein und so konfiguriert sein, dass sie bei Bedarf ein Ausgangssignal der jeweiligen ersten Speicherzelle außer Kraft setzt, so dass die jeweilige m-LED ausgeschaltet bleibt. Mit anderen Worten verhindern die zweiten Speicherzellen, dass die jeweiligen ersten Speicherzellen die jeweiligen m-LED ein-schalten, wenn diese optoelektronischen Elemente während eines Rahmens dunkle Pixel darstellen.

Eine optoelektronische Vorrichtung oder auch ein m-Display ge mäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Vielzahl von m-LEDs und eine Treiberschaltung zum Antreiben der Vielzahl von m-LEDs gemäß dem ersten Aspekt, wie oben beschrie ben. Die m-LEDs können in einem Array angeordnet sein und können eine Anzeige oder einen Abschnitt einer Anzeige bilden. Jede der m-LED kann ein Pixel des Arrays bilden. Alternativ kann jede m-LED auch ein Subpixel bilden. Beispielsweise kann in einem RGB-Pixelarray ein Pixel drei optoelektronische Elemente oder m-LEDs enthalten, die rotes, grünes bzw. blaues Licht emittie ren. Alternativ, können auch Konvertermaterialien vorgesehen sein, so dass zumindest zwei der drei m-LED Licht gleicher Farbe abstrahlen, welches von dem Konvertermaterial konvertiert wird.

Die m-LED können über einer integrierten Schaltung, IC angeord net sein, die sich unter anderem unterhalb der m-LED befindet. Die Schaltung kann in einem anderen Materialsystem ausgebildet.

In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Vorrichtung bzw. eines m-Displays gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellt. Am Anfang eines Rahmens wird ein globales Zurücksetzen durchgeführt und der Pixelstrom ausge-schaltet, so dass alle optoelektronischen Elemente ausgeschal tet werden. Als Nächstes wird das Laden dunkler Pixel Zeile für Zeile durchgeführt. Somit werden die optoelektronischen Ele mente, die während des Rahmens dunkel sind, mittels der zweiten Speicherzellen gesteuert. Anschließend wird eine zeilenweise inhaltsabhängige PWM, beispielsweise Graustufen-PWM, durchge führt. Somit wird der Strom durch die optoelektronischen Ele mente mittels der ersten Speicherzellen gesteuert.

Außerdem kann nach dem globalen Zurücksetzen am Anfang eines Rahmens der Pixelstrom bis zum Beginn einer gemeinsamen oder globalen Dimmung ausgeschaltet bleiben. Die gemeinsame Dimmung der optoelektronischen Elemente kann durchgeführt werden, bevor der Strom durch die optoelektronischen Elemente mittels der ersten Speicherzellen gesteuert wird. Die globalen Dimmdaten können mit den Graustufendaten in der Video-/Bildsignalprozes-sor-IC oder durch die m-LED-Treiber-IC kombiniert werden, so dass kein separater globaler Dimmpuls benötigt wird und dann nur die Graustufendaten zeilenweise aktualisiert werden. Die optoelektronische Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt und das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt können die oben in Verbindung mit der Treiberschaltung gemäß dem ersten Aspekt offenbarten Ausführungsformen umfassen.

Ein neuartiges Konzept für die Ansteuerung von m-LEDs, die als Pixel vorgesehen sind, basiert auf einer analogen Rampe zur Lichtsteuerung. Für eine Steuerschaltung für eine Dis playmatrix, die eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten ange ordneten optoelektronische Bauelemente umfasst, kann eine Puls-breitenmodulation verwendet werden, die das Ein/aus Verhalten eines jeden Pixels einstellt. Obwohl das Prinzip ähnlich kon ventionellen Pulsbreitenmodulationsschemas zu sein scheint, ist die Implementierung anders und berücksichtigt den kleinen ver fügbaren Platz.

Eine Steuerschaltung für ein Matrixdisplay, insbesondere ein m-LED Matrixdisplay umfasst einen Zeilenauswahleingang für ein Zeilenauswahlsignal, einen Spaltendateneingang für ein Daten signal, ein Rampensignaleingang für ein Rampensignal und einen Trigger Eingang für ein Triggersignal. Zum Zweck der Erläute rung, ein Rampensignal ist ein Signal, das über die Zeit von einem ersten Wert zu einem zweiten Wert variiert. Gewöhnlich ist ein Rampensignal periodisch. Die Schaltung umfasst einen Spaltendatenpuffer, der konfiguriert ist, das Datensignal als Antwort auf das Zeilenauswahlsignal zu puffern. In einigen Va rianten kann der Pegel des Spaltendatensignals mit der Hellig keit der lichtemittierenden Vorrichtung korrespondieren. Ein Pulsgenerator ist an den Spaltendatenpuffer und den Rampensig naleingang gekoppelt und konfiguriert, ein gepuffertes Aus-gangssignal zu liefern, um als Antwort auf das Triggersignal, das Datensignal und das Rampensignal das An/Aus Verhältnis von zumindest einer der Vielzahl der lichtemittierenden Vorrichtun gen zu steuern.

Das vorgeschlagene Prinzip implementiert einen analogen Puls generator, der einen nur kleinen Platz bedarf. Da das Rampen signal räumlich und zeitlich multiplext werden kann, können durch Aktivierung verschiedener Pixel verursachten Artefakts unterdrückt werden. Weiterhin führt zeitliches Multiplexing bei Benutzung des Rampensignals zu verschiedenen Schaltverhalten der Pixel. Das heißt, die den Pixeln zugehörige m-LED wird zu verschiedenen Zeiten geschaltet, was eine gleichmäßigere Leis tungsverteilung verursacht und Stromspitzen verhindert.

In einigen Varianten weist der Pulsgenerator eine Komparator vorrichtung auf, um das gepufferte Datensignal mit dem Rampen signal zu vergleichen. Das Resultat wird an einen Ausgangspuffer geliefert, der an einen Ausgang des Komparators und den Trig gereingang gekoppelt ist, der Spaltendatenpuffer kann in sol-chen Ausführungen als ein Eingangspuffer agieren. Zusammen mit dem Ausgangspuffer des Pulsgenerators ist eine Doppelpufferung realisiert, die ermöglicht, die Schaltung in Anzeigen zu imple mentieren, die einen längeren Arbeitszyklus benutzen, und so Aktualisierungsraten und dergleichen reduzieren. Allgemein wird dieses Konzept Leistungsverbrauch weiter reduzieren, was in er weiterten Realitätsanwendungen bevorzugt ist.

Der Ausgangspuffer kann eine einzelne Speicherstufe aufweisen, wie zum Beispiel ein Flip-Flop. In einigen Varianten kann der Puffer ein RS—Flip-Flop enthalten, dessen Eingänge an den Aus gang der Komparatorvorrichtung und entsprechend an den Trigger eingang gekoppelt sind. In diesem Hinblick sei angemerkt, dass abhängig von der aktuellen Implementierung und dem Vorzeichen der entsprechenden Daten- und Triggersignal (positive oder ne-gative) auch invertierte Eingänge der entsprechenden Flip-Flops benutzt werden können. Der Spaltendatenpuffer umfasst in eini gen Varianten einen Kondensator, um das Datensignal zu spei chern, und einen zwischen dem Kondensator und dem Spaltendaten eingang angeordneten Schalter. Der Kondensator kann eine kleine Kapazität haben, so wie der Eingangspuffer nur ein Spannungs signal in der Größenordnung von wenigen Volt anwenden kann und die Komparatorvorrichtung hat eine sehr hohe Eingangsimpedanz. Der Komparator kann implementiert sein unter Verwendung eines differentiellen Verstärkers. Zum Beispiel kann ein invertieren-der Eingang des Komparators an den Datenspaltenpuffer gekoppelt sein und sein nichtinvertierender Eingang kann an den Rampen signaleingang gekoppelt sein.

Abhängig von der Implementierung kann die an die Steuerschaltung gekoppelte m-LED nur für eine kurze Zeitspanne aktiv sein. In einigen Varianten kann die m-LED nur etwa 50% eines normalen Zyklusses aktiv sein. In solchen Fällen ist es nützlich in der Lage zu sein, nicht benötigte Teile der Steuerschaltung zu de aktivieren. Zu diesem Zweck kann die Komparatorvorrichtung ei-nen zur auf das Triggersignal basierenden Anpassung seines Leis tungsverbrauchs an den Triggereingang gekoppelten Leistungs steuereingang aufweisen. Alternativ kann die Komparatorvorrich tung an den Ausgangspuffer gekoppelt sein, um basierend auf einem Ausgangszustand des Ausgangspuffers seinen Leistungsver-brauch zu steuern. In dieser Hinsicht kann der Ausgangspuffer konfiguriert sein, um seinen Ausgangszustand unabhängig von seinem an die Komparatorvorrichtung gekoppelten Eingang beizu behalten bis es zurückgesetzt oder durch das Triggersignal ge triggert ist.

Ein anderer Aspekt betrifft die Erzeugung des Rampensignals. In einigen Variationen umfasst die Steuerschaltung einen Rampen generator, um das Rampensignal an den Rampensignaleingang zu liefern, wobei der Rampengenerator konfiguriert ist, um als Antwort auf ein Triggersignal ein variierendes Signal zwischen einem Startwert und einem Endwert zu erzeugen. Der Rampengene rator kann als ein globaler Rampengenerator implementiert sein, der ein gemeinsames Rampensignal an verschiedene andere Steu erschaltungen schickt. Alternative können einige Rampengenera-toren zur Verfügung gestellt werden, wobei jeder einzelne Ram pengenerator eine Vielzahl von Zeilen und ihre jeweiligen Pixel ansteuert. Solch eine Implementierung erlaubt es, die Rampen signale zeitweise zu multiplexen und dadurch den Artefakten zu reduzieren. Weiterhin kann ein von einem Rampengenerator gelie-fertes Rampensignal auch gemultiplexed sein, bevor es auf den Rampensignaleingang angewendet wird.

Ein anderer Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren der Steuerung der Beleuchtung einer lichtemittierenden Vorrichtung in einer Matrixanzeige, die eine Vielzahl von in adressierbaren Zeilen und Spalten angeordnete lichtemittierenden Vorrichtungen hat. Im Einklang mit dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst das Verfah ren, ein Triggersignal und ein Datensignal für eine ausgewählte Reihe und zumindest eine lichtemittierende Vorrichtung liefert. Ein Pegel des Datensignals wird dann zu einem Puls konvertiert mit Bezug auf das Triggersignal. Noch genauer, in einigen Va rianten wird der Pegel des Datensignals zu einer Pulsbreite mit Bezug auf ein Triggersignal konvertiert. Der Puls wird benutzt um das Ein/Aus Verhältnis der lichtemittierenden Vorrichtung mit einem Puls zu steuern.

In einigen Aspekten beinhaltet die Konvertierung eines Pegels des Datensignals eine Erzeugung eines Rampensignals zwischen einem ersten Wert und einem zweiten Wert. Das Datensignal wird mit dem Rampensignal verglichen, um ein Zustandssignal zu er zeugen. Das Zustandssignal kann ein digitales Signal sein. Das Pulssignal basiert dann auf dem Triggersignal und einem Wechsel im Zustandssignal. Im Wesentlichen wird das Pulssignal als Ant wort auf den Wechsel in dem Zustandssignal zwischen einem LOW und einem HIGH Wert gesetzt oder von HIGH auf LOW zurückgesetzt.

Natürlich kann dieses Prinzip des Setzens des Wertes und Zu rücksetzens des Wertes ausgewechselt werden.

Das Rampensignal kann als Antwort auf das Triggersignal erzeugt oder initiiert werden. In einigen Varianten können beide Signale von einem gemeinsamen Signal abgeleitet werden. Liefern eines Datensignals kann in einigen Varianten auch Vorpufferung des Datensignals beinhalten. Zum Beispiel könnte des Datensignal in einer Speichervorrichtung wie einem Kondensator oder derglei-chen vorgepuffert werden.

Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Korrektur von Feh lern in m-LEDs eines m-Displays oder eines m-Displaymoduls , die während deren Fertigung auftreten, mittels redundanter m-LED Zweige mit Auswahlsicherung. Es sind in dieser Anmeldung mehrere Konzepte vorgestellt, mit denen redundante m-LEDs in der Her stellung geschaffen werden

Bei m-Displays kann es während der Fertigung zu Ausfall einer m-LED kommen. Ursächlich ist hierfür zum Beispiel eine fehler hafte Bestückung oder bei monolithischen Displaymodulen ein Fehler in einer der Schichten. Bei einem derartigen Fehler tre ten im Wesentlichen zwei Varianten auf. Dies ist zum einen ein offener Kontakt, der als „Open" bezeichnet wird, oder einen Kurzschluss zwischen Anode und Kathode, dies wird als „Short" bezeichnet. Beides führt zum Ausfall der Leuchtdiode der Zelle.

Um die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Subpixels oder eines Pi xels, werden für jedes Subpixel redundante m-LEDs vorgesehen. Im Defektfall wird durch entsprechende schaltungstechnischen Maßnahmen Sorge getragen, dass die Zelle nicht ausfällt, das heißt die defekte Leuchtdiode von der Stromquelle entkoppelt werden kann. In einigen Varianten führt dies jedoch dazu, dass in einem fehlerfreien Fall beide m-LEDs von der gleichen Strom- quelle versorgt werden, und zwar die typische sowie die redun dante Damit halbiert sich der Strom je Leuchtdiode nahezu. Dies wiederum führt zu einer Farbverschiebung, die aus einer Abhän gigkeit zwischen Querstrom und dominanter Wellenlänge resul-tiert. Hinzu kommt, dass aufgrund der Prozesstechnik bei m-Displays oder Modulen hiervon oftmals nur eine gemeinsame Ka thode für aller Leuchtdioden umsetzbar ist. Je nach weiterem Aufbau der Backplane (z.B. TFT-Backplanes ) , kann dies dazu füh ren, dass lediglich NMOS-Transistoren (N-Typ-Metalloxidhalblei-ter-Transistoren) zum Aufbau der Pixelzelle verwendet werden können. Dies führt bei einer herkömmlichen 2TlC-(2 Transisto ren, 1 Kondensator-) Zelle zu einer deutlichen Abhängigkeit zwischen Querstrom der Leuchtdiode und deren Vorwärtsspannung.

Zur Lösung dieser Schwierigkeiten gibt es verschiedene Ansätze, von denen die meisten allerdings einen zusätzlichen Aufwand bedeuten oder auch zusätzlichen Platz benötigen. Nach dem hier vorgeschlagenen Prinzip wird eine Lösung angegeben, bei der einerseits eine Redundanz vorgehalten wird, jedoch Halbierung eines durch eine Leuchtdiode fließenden elektrischen Stromes vermieden wird. Zudem können PMOS Transistoren benutzt werden, wodurch sich die Flexibilität erhöht. Der Platzverbrauch steigt nicht wesentlich an, so dass die Lösungen gerad für m-Displays mit geringem Platz pro Pixel oder Subpixel geeignet sind.

Dabei wird eine Vorrichtung zur elektronischen Ansteuerung ei ner Mehrzahl von m-LEDs einer Pixelzelle oder eines Subpixels, insbesondere als 2T1C-Zelle geschaffen. Mittels eines ersten Transistors und eines der m-LED zugeordneten elektronischen Einpräge-Bauelements wird ein die zu dieser m-LED in Serie ge schaltete Sicherung auslösender Stromfluss erzeugt.

Eine Vorrichtung zur elektronischen Ansteuerung einer Mehrzahl von m-LEDs einer Pixelzelle oder eines Subpixels umfasst demnach einen ersten und wenigstens einen zweiten Zweig mit jeweils einer darin verschalteten m-LED und eine zu der m-LED in Serie angeordnete elektronische Sicherung. Der erste und der wenigs tens eine zweite Zweig sind mit einer Seite mit einem Potenti alanschluss verbunden. Weiterhin ist eine Treiberschaltung mit einem Datensignaleingang, einem Auswahlsignaleingang und einem Treiberausgang vorgesehen. Der Treiberausgang ist mit der an deren Seite des ersten und des wenigstens einen zweiten Zweigs verbunden. Schließlich umfasst die Vorrichtung ein dem wenigs tens einen zweiten Zweig zugeordnetes Einpräge-Bauelement, wel-ches ausgeführt ist, einen die in Serie angeordnete elektroni sche Sicherung auslösenden Stromfluss zu erzeugen.

Ein charakterisierendes Merkmal besteht somit in der Einführung einer zusätzlichen Einpräge-Signalleitung in Kombination mit einem zusätzlichen elektronischen Einpräge-Bauelement, das ins besondere als Transistor oder als Diode ausgeführt sein kann. Mit diesem wird gewährleistet, dass nach einem End-Of-Line-(EOL-)Test lediglich eine Leuchtdiode je Farbe und Pixel aktiv ist, und zwar ebenso im Fall eines fehlerfreien Pixels. Mit anderen Worten wird im Fehlerfall die noch funktionierende m-LED ausgewählt. Sollte hingegen kein Fehler vorliegen, d.h. beide m-LED eines Zweiges funktionieren, wird dennoch eine der beiden dauerhaft abgeschaltet.

Bei einem Verfahren zur elektronischen Konfiguration einer Mehr zahl von m-LEDs wird somit zuerst ein Test einer Funktion der m-LED jeweils des ersten Zweiges und des zweiten Zweiges durch geführt. Wenn beide m-LED des ersten und des zweiten Zweiges funktionieren, wird ein Einprägesignal an das elektronischen Einpräge-Bauelements angelegt. Anschließend wird in den zweiten Zweig eines die in Serie zur m-LED des zweiten Zweiges geschal tete Sicherung auslösenden Stromfluss eingeprägt. Zu diesem Zweck ist die Sicherung meist als Schmelzsicherungen ausgeführt.

Je nach Ausgestaltung kann das Einpräge-Bauelement einen Ein-präge-Transistor aufweisen, der mit seinen Stromleitungskontak ten elektrisch parallel zu der m-LED, dem das Einpräge-Bauele ment zugeordnet ist, und dessen Steuerkontakt an eine Einprä-gesignalleitung angeschlossen ist. Alternativ kann das Ein präge-Bauelement auch mit einer Einpräge-Diode ausgebildet sein, die mit einem Anschluss an den zweiten Anschluss der m-LED, dem das Einpräge-Bauelement zugeordnet ist, angeschlossen ist. Der andere Anschluss der Einpräge-Diode ist mit der Ein-prägesignalleitung verbunden.

Die vorgeschlagene Anordnung macht es möglich, die m-LED als sogenannte Common-Anode oder Common-Kathode auszubilden. Das heißt, je nach Ausgestaltung wird die m-LED eines jeden Zweiges entweder zischen Versorgungspotential und Stromquelle oder zwi schen Stromquelle und Bezugspotentialanschluss geschaltet. So mit ist in einem Fall die m-LED an den Versorgungspotentialan schluss und die elektronische Sicherung angeschlossen. Im an deren Fall ist die m-LED zwischen Sicherung und Bezugspotenti-alanschluss verbunden. Die Stromquelle ist immer mit der elekt ronischen Sicherung des jeweiligen Zweiges verbunden. Der La dungsspeicher der 2T1C Zelle ist mit dem Gate des Stromquellen transistors und dem festen Potential verbunden, d.h. mit dem Potentialanschluss an dem auch der Stromquellentransistor ver-bunden ist.

In einem weiteren Aspekt wird ein m-Display bzw. m-Displaymodul mit einer Vielzahl der oben beschriebenen Vorrichtungen vorge stellt, bei dem Pixelzellen des m-Displays jeweils entlang einer Zeile und/oder entlang einer Spalte an einer gemeinsamen Ein-prägesignalleitung elektrisch angeschlossen sind. Jede Pixel zelle einer Spalte ist mittels einer gemeinsamen Versorgungs leitung zu einem auf einem gemeinsamen Träger außerhalb des m-Displays angeordneten Schalttransistor an den Versorgungspoten-tialanschluss elektrisch angeschlossen ist.

Kleinbauende Displayanordnungen mit einer hohen Auflösung sind insbesondere für AR-Systeme erwünscht, wie Head-up-Displays o-der Brillen mit einem Lichtfelddisplay, das ein Rasterbild di rekt auf die Netzhaut projiziert.

Für m-Displays mit aktiven pixelgroßen Lichtquellen wurden Mikro-OLEDs vorgeschlagen. Nachteilig ist deren unzureichende Leuchtdichte und eine begrenzte Standzeit. Eine Alternative für selbstleuchtende Lichtquellen, die eine hohe Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad sowie zusätzlich eine schnelle Reak tionszeit verspricht, stellt die Verwendung von in Matrixform angeordneten m-LEDs, beispielsweise auf der Basis von GaN oder InGaN, dar. Diese eignen sich vor allem für Displayanordnungen mit einer hohen Packungsdichte zur Ausbildung eines hochauflö-senden m-Displays .

Ausgangspunkt der Überlegung ist eine Displayanordnung, umfas send ein IC-Substratbauteil und einen darauf aufgesetzten mo nolithischen pixelierten Optochip. Vorliegend wird unter einem monolithischen pixelierten Optochip eine matrixförmige Anord nung lichtemittierender, optoelektronischer Lichtquellen ver standen, die auf einem zusammenhängenden Chip-Substrat durch einen gemeinsamen Herstellungsprozess entstehen. Einige der hier vorgestellten Strukturen können in einer Matrix hergestellt werden. Darunter fallen zum Beispiel die Antennenstruktur, ver tikale oder horizontale m-Rods, die paarweise angeordneten bar renförmige Ausgestaltung mit Konvertermaterial zwischen den m-LEDs oder auch die m-LEDs entlang besonderer Kristallrichtungen um einige nichtlimitierende Beispiele zu nennen. Diese Licht-quellen sind als m-LEDs ausgebildet.

Das IC-Substratbauteil weist monolithisch integrierte Schaltun gen auf, die wiederum aus einem gemeinsamen Herstellungsprozess resultieren. Des Weiteren liegen auf einer dem monolithischen pixelierten Optochip zuwandten Oberseite des IC-Substratbau-teils als Matrix angeordnete IC-Substratkontakte vor.

Der monolithische pixelierte Optochip umfasst eine Halbleiter-schichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufweisende ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotierung aufweisenden zweiten Halbleiterschicht, wobei sich die Polarität der La dungsträger in der ersten Halbleiterschicht von jener der zwei ten Halbleiterschicht unterscheidet. Bevorzugt erstrecken sich die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht in Lateralrichtung über den gesamten monolithischen pixelierten Optochip. Für eine Ausführungsform kann die erste Halbleiter schicht eine p-Dotierung und die zweite Halbleiterschicht eine n-Dotierung aufweisen. Eine umgekehrte Dotierung ist ebenso möglich wie die Verwendung mehrerer Teilschichten gleicher Do tierung für mindestens eine der Halbleiterschichten, die sich in der Dotierungsstärke und/oder bezüglich des Halbleitermate rials unterscheiden. Insbesondere kann die Halbleiterschicht folge eine Doppel-Heterostruktur bilden. Zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht liegt ein Bereich mit einem Übergang, in dem sich beim Betrieb des Dis plays lichtemittierende aktive Zonen ausbilden. Für eine mög liche Ausführung liegt die aktive Zone in einer dotierten oder undotierten aktiven Schicht, die zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angelegt ist und beispielweise eine oder mehrere QuantentopfStrukturen aufweist.

Die einzelnen lichtemittierenden, optoelektronischen Lichtquel len des pixelierten Optochips stellen jeweils m-LEDs dar, die als Matrix angeordnet sind, wobei jede m-LED eine dem IC-Sub-stratbauteil zugewandte m-LED-Rückseite und einen ersten Licht quellenkontakt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substrat-kontakte elektrisch leitend verbunden ist. Mit anderen Worten ist jede m-LED in dem pixelierten Optochips so ausgebildet, dass sie einen Bereich einer der oben genannten aktiven Schicht um fasst. Zwischen benachbarten m-LEDs kann die aktive Schicht oder auch eine andere der oben genannten Schichten unterbrochen sein, so dass ein Übersprechen vermieden wird.

Die Erfinder haben erkannt, dass eine fertigungstechnisch ver einfachte Displayanordnung mit hoher Packungsdichte realisiert werden kann, wenn die Projektionsfläche des ersten Lichtquel lenkontakts auf der m-LED-Rückseite höchstens der halben Fläche der m-LED-Rückseite entspricht und der erste Lichtquellenkon takt in Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben ist. Vorliegend wird unter der Lateralrichtung eine Richtung senkrecht zu einer durch die Mittelung der Flächennormalen der Halbleiterschichtfolge festgelegten Stapelrichtung verstanden.

Durch einen kleinflächig angelegten ersten Lichtquellenkontakt, der deutlich kleiner als die Pixelfläche der zugeordneten m-LED ist, resultiert eine laterale Verengung des Strompfads im Halb leiterschichtenstapel. Mithin wird die Lateralausdehnung einer aktiven Zone auf [pm] abmessungen beschränkt, sodass aufgrund der lokalisierten Rekombinationszone innerhalb des Halbleiter schichtenstapels einzeln ansteuerbare m-LEDs voneinander abge grenzt werden. Zweckmäßigerweise ist die Pixelgröße jeder m-LED, die vorliegend als maximale Flächendiagonale der m-LED-Rückseite definiert ist, < 70 pm und bevorzugt < 20 pm und besonders bevorzugt < 7 pm gewählt. Nochmals deutlich kleiner ist der bevorzugte erste Lichtquellenkontakt, wobei für vor teilhafte Ausführungen die Projektionsfläche des ersten Licht quellenkontakts auf die m-LED-Rückseite höchstens 25 % und be-vorzugt höchstens 10 % der Fläche der m-LED-Rückseite einnimmt.

Zur Beschränkung der Lateralausdehnung der aktiven Zone sind bevorzugt die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiter schicht mit einer p- oder n-Leitfähigkeit kleiner als 104 Sm_1, bevorzugt kleiner als 3*103 Sm_1, weiter bevorzugt kleiner als 103 SITU1 ausgeführt, sodass die Lateralaufweitung des Strompfads begrenzt ist. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Schicht dicke der ersten Halbleiterschicht in Stapelrichtung höchstens das Zehnfache und bevorzugt höchstens das Fünffache der maxi-malen Diagonale des ersten Lichtquellenkontakts in Lateralrich tung beträgt .

Für eine Weitergestaltung grenzt ein erster Lichtquellenkontakt auf dem monolithischen pixelierten Optochip nicht direkt an den zugeordneten IC-Substratkontakt an. Stattdessen liegt bezogen auf die Stapelrichtung unterhalb des ersten Lichtquellenkon takts das eigentliche Optochipkontaktelement, dessen Quer schnittsfläche größer als die des ersten Lichtquellenkontakts ist. Durch diese Maßnahme wird die Positionierung des monoli-thischen pixelierten Optochips auf dem IC-Substratbauteil und die wechselseitige Kontaktierung vereinfacht, ohne dass die La teralbegrenzung des Strompfads verschlechtert wird.

Erfindungsgemäß wird der Bereich um den kleinbauenden ersten Lichtquellenkontakt zur Anordnung eines rückseitigen Absorbers genutzt, der das optische Übersprechen zwischen benachbarten m-LEDs verringert. Absorbiert wird insbesondere die in Winkel stellung von der aktiven Zone ausgehende, nach unten gerichtete elektromagnetische Strahlung, soweit ein Grenzwinkel zur Sta-pelrichtung überschritten ist. Bevorzugte Materialien für den rückseitigen Absorber sind strukturierte Schichten mit Sili zium, Germanium und Galliumarsenid . Möglich ist auch der Einbau von Graphen oder Rußpartikeln in den rückseitigen Absorber.

Der rückseitige Absorber umgibt den ersten Lichtquellenkontakt seitlich und erstreckt sich von diesem lateral, wobei rücksei tige Absorber benachbarter m-LEDs aneinander angrenzen und be vorzugt einstückig ausgeführt sind. Für eine Ausführung er streckt sich der rückseitige Absorber in Stapelrichtung mindes- tens bis zur ersten Halbleiterschicht. Für eine Weitergestal tung verläuft ein Teilabschnitt des rückseitigen Absorbers in nerhalb der entsprechend strukturierten ersten Halbleiter schicht und schirmt den Grenzbereich zwischen benachbarten m-LEDs ab. Zu diesem Zweck können zusätzlich oder alternativ re-flektiv wirkende Strahlungsblocker, wie strukturierte Elemente aus Reflektormaterialien, wie Aluminium, Gold oder Silber, oder aus dielektrischen Materialien, deren Brechungsindex kleiner als jener der ersten Halbleiterschicht ist, verwendet werden. Für eine Weitergestaltung erfüllt der rückseitige Absorber nicht nur eine optische Funktion, sondern dieser dient zusätzlich als elektrischer Isolator zur lateralen Begrenzung des Strompfads.

Die Displayanordnung weist in Stapelrichtung über der zweiten Halbleiterschicht für jede m-LED einen zweiten Lichtquellenkon takt auf, der aus einem transparenten Material, wie Indiumzin noxid (ITO) besteht und elektrisch leitend mit einer transpa renten, flächig ausgedehnten Kontaktschicht auf der Vorderseite des pixelierten Optochips verbunden ist. Für eine vorteilhafte Ausführung wird der zweite Lichtquellenkontakt durch die groß flächige Kontaktschicht selbst gebildet wird, sodass die Ge samtheit der zweiten Lichtquellenkontakte der in Matrixform an geordneten m-LEDs als ein gemeinsamer Flächenkontakt angelegt werden kann. Für eine das optische Übersprechen weiter verrin gernde alternative Ausführung grenzt der zweite Lichtquellen kontakt jeweils an die Kontaktschicht kontaktierend an, wobei zweite Lichtquellenkontakte benachbart angeordneter m-LEDs durch einen vorderseitigen Absorber in eine senkrecht zur Sta pelrichtung weisende Lateralrichtung voneinander getrennt sind. Der vorderseitige Absorber kann aus einem die von der aktiven Zone emittierte elektromagnetische Strahlung absorbierenden o-der einem diese Strahlung reflektierenden Material bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann der vorderseitige Absorber als elektrischer Isolator wirken und zur lateralen Beschränkung des Strompfads für die Lokalisierung der Rekombinationszone auf ei nen Bereich mit [pm] abmessung beitragen.

Für eine mögliche Weitergestaltung erstreckt sich der vorder-seitige Absorber entgegen der Stapelrichtung mindestens in ei nem Teil der zweiten Halbleiterschicht. Ferner können die Unter-und/oder die Oberseiten des zweiten Lichtquellenkontakts und/o der der Kontaktschicht und/oder die Oberseite der zweiten Halb leiterschicht eine optisch wirksame Strukturierung zur Verbes-serung der Lichtauskopplung aufweisen.

Für ein vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Dis playanordnung, wird ein IC-Substratbauteil mit monolithisch in tegrierten Schaltungen und mit als Matrix angeordneten IC-Sub-stratkontakten mit einem monolithischen pixelierten Optochip elektrisch leitend verbunden. Für die vorausgehende Herstellung des monolithischen pixelierten Optochips wird eine Halbleiter schichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufweisenden ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotierung aufweisenden zweiten Halbleiterschicht bevorzugt epitaktisch aufgewachsen, wobei sich die Polarität der Ladungsträger in der ersten Halb leiterschicht von jener der zweiten Halbleiterschicht unter scheidet und die Halbleiterschichtfolge eine Stapelrichtung festlegt. Des Weiteren werden im pixelierten Optochip als Matrix angeordnete m-LEDs angelegt, wobei jede m-LED eine dem IC-Sub-stratbauteil zugewandte Rückseite und einen ersten Lichtquel lenkontakt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontak tierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch leitend verbunden wird. Erfindungsgemäß wird der erste Lichtquellenkontakt mit einer solchen Größe ausgebildet, dass dessen Projektionsfläche mit einer Flächennormalen senk recht zur Stapelrichtung höchstens die Hälfte der Fläche der Rückseite der m-LED einnimmt. Zusätzlich wird der erste Licht quellenkontakt in eine senkrecht zur Stapelrichtung weisende Lateralrichtung von einem rückseitigen Absorber umgeben.

Neben den verschiedenen Konzepten zur Ansteuerung und der Be reitstellung einer Redundanzschaltung ist ein weiterer Ge sichtspunkt, den Träger mit den m-LEDs bzw. das monolithische Array mit einem Träger zu verbinden, der die Ansteuerung bein-haltet. Es gibt Konzepte, die versuchen sowohl m-LEDs als auch die IC-Schaltungen in dem gleichen Materialsystem zu realisie ren. dies ist an sich zu befürworten und kann auch zumindest in Teilen realisiert werden. Jedoch haben die Materialsystem für m-LEDs Nachteile, so dass sie für IC-Schaltungen nur bedingt geeignet sind.

Ein anderer Aspekt besteht darin, verschiedene Materialsysteme für die Erzeugung der Ansteuerschaltungen auf der einen Seite und der m-LEDs in einer Matrixanordnung auf der anderen Seite zu erzeugen. Hierzu gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten. Zum einen kann mit einem Materialsystem begonnen und die Bau elemente oder gefertigt werden, dann wird ein Übergang zu dem anderen Materialsystem erzeugt und in diesem die weiteren Bau elemente vorgesehen. Zuleitungen durch die Materialsysteme und den Übergang verbinden die Bauelemente. Bei diesem Ansatz be steht eine Schwierigkeit darin, die unterschiedlichen Pro zessparameter so zu wählen und einzustellen, dass eine Fertigung einer „Seite" möglich ist, ohne die andere „Seite" zu beschä digen. So ist zum Beispiel die Prozesstemperatur (z.B. für Dif-fusions- oder Implantierungsprozesse ) sehr unterschiedlich, so dass je nach Temperatur keine oder eine unerwünschte Diffusion auftritt. Auf diese Weise können Bauelemente beschädigt werden. In einigen Aspekten wird vorgeschlagen, die Ansteuerung in einer Technologie; zum Beispiel auf Siliziumbasis zu fertigen und anschließend unterschiedliche Materialsysteme als m-Rods oder ähnliches zu wachsen.

Ein weiterer Ansatz schlägt vor, Ansteuerung und Pixelarray getrennt zu fertigen und diese dann elektrisch und mechanisch zu verbinden. Auf diese Weise können die Bedürfnisse und Anfor derungen der jeweiligen Situation angepasst und die Fertigung optimiert werden. Wegen der geringen Größe der m-LEDs ist eine genaue Orientierung für die Kontaktierung unerlässlich. Das oben genannte Beispiel zeigt dieses Problem bereits auf und schlägt hierfür eine Lösung vor. Auf der anderen Seite erlaubt die Verwendung digitaler Ansteuertechniken, die Anzahl der notwen digen Kontaktpads zwischen den Trägern zu reduzieren, ohne die Funktionalität einzuschränken. Für die Herstellung von m-Dis-plays oder auch Anzeigevorrichtungen und Matrizen werden somit neuartige digitale und analoge Konzepte entwickelt und gemein sam implementiert werden.

Ein Aspekt zum Aufbau eines m-LED-Anzeige betrifft die Steuerung der Lichtemissionselemente oder m-LEDs in einem m-Display. Das m-Display besitzt so eine Vielzahl von m-LEDs, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. In einigen Aspekten können die m-LEDs zu Untereinheiten zusammengefasst werden. Dadurch können sie leichter gefertigt, getestet und verarbeitet werden.

Der begrenzte verfügbare Platz unter den eigentlichen Matri xelementen und Pixeln erfordert weitere Überlegungen zur Adres sierung und Steuerung der einzelnen Pixel. Herkömmliche Ansätze und Techniken sind aufgrund des begrenzten Platzes möglicher weise nicht verwendbar. Dies kann auch für Konzepte gelten, bei denen der Strom durch jedes Pixel gesteuert wird.

In einer Ausgestaltung ist eine m-Display vorgesehen, das eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordnete Pixelstruktur aufweist. Eine erste Substratstruktur ist in einem ersten Ma terialsystem gefertigt und weist eine Vielzahl von m-LEDs auf, deren Kantenlänge 70pm oder weniger, insbesondere weniger als 20pm beträgt. Die m-LEDs sind durch Leitungen in und/auf der ersten Substratstruktur einzeln adressierbar. Auf einer der Hauptabstrahlrichtung abgewandten Oberfläche der der ersten Substratstruktur ist eine Vielzahl von Kontaktierungen angeord net .

Weiterhin weist das das m-Display eine zweite Substratstruktur auf, welche eine Vielzahl von digitalen Schaltkreisen zur Adres sierung der m-LEDs umfasst. Die zweite Substratstruktur ist gegenüber der ersten Substratstruktur in einem unterschiedli chen Materialsystem gefertigt. Die zweite Substratstruktur um fasst auf einer Oberfläche eine Vielzahl von Kontaktierungen umfasst, die zu den Kontaktierungen der ersten Substratstruktur korrespondieren. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip, sind nun erste und zweite Substratstruktur sowohl mechanisch als auch elektrisch miteinander verbunden, so dass die Kontaktbereiche miteinander korrespondieren. Entsprechend diesen Konzept wird vorgeschlagen, digitale und analoge Elemente eines Displays ge trennt in unterschiedlichen Materialsystemen zu fertigen und diese dann miteinander zu verbinden. Damit kann jeweils die optimale Technologie verwendet werden.

In diesem Zusammenhang kann die erste Substratstruktur mit m-LEDs als monolithisches Modul aufgebaut sein. Daneben können die hier offenbarte modulare Bauweise zum Einsatz kommen. Dadurch wäre die erste Substratstruktur selbst ein Träger für die Module aus den verschiedenen m-LEDs . Die erste Sub-stratstruktur umfasst in einigen Aspekten die analogen Schalt kreise, beispielsweise eine Stromquelle für jedes Pixel. Ebenso sind die hier vorgesehenen Redundanzschaltungen und Treiber schaltungen denkbar. Eine Ausführung dieser Schaltungen in Dünn filmtechnologie ist möglich, sofern die Anforderungen an eine Stromtragefähigkeit nicht zu hoch werden. Sofern möglich, kann es in einigen Aspekten zweckmäßig erscheinen, Multiplexer oder andere Schaltungen in der ersten Substratstruktur vorzusehen. Dadurch lässt sich die Anzahl der Kontaktbereiche zwischen ers ter und zweiter Substratstruktur verringern. Einfache Schalter, die jeweils einen von zwei m-LEDs auswählen, reduziere die An zahl der notwenigen Kontaktbereiche in etwa um die Hälfte. In anderen Aspekten lassen sich eventuell Kontakte zusammenfassen, beispielsweise bei Verwendung einer Common Kathode Schicht für die m-LEDs

Die m-LEDs zeigen eine Kantenlänge von 20mpi oder weniger, für besonders kleine m-Display kann die Kantenlänge 2 gm bis 5 gm betragen. Die Kontaktierungen können je nach Aus-gestaltung die gleiche Größe wie die m-LEDs aufweisen, jedoch auch kleiner als diese sein.

Hinsichtlich der Materialsysteme ist die Auswahl flexible, wo bei jede Technologie und jedes Materialsystem seine Vorteile und Herausforderungen mit sich bringt. Die zweite Substratstruk tur basiert unter anderem auf einkristallines, polykristallines oder amorphes Silizium. Digitale Schaltungen in diesen Materi alsystemen zu verwirklichen ist gut verstanden und kann auch auf kleine Größen skaliert werden. Ebenso eignen sich Indium-Gallium-Zink-Oxid, GaN oder GaAs als Materialsystem für die zweite Substratstruktur. Als Materialsystem für die erste Sub stratstruktur kann wenigstens eines der folgenden Verbindungen verwendet werden: GaN, GaP, GalnP, InAlP, GaAlP, GaAllnP, GaAs oder AlGaAs . Ein Aspekt kann je nach verwendeten Materialsys-temen die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen und kris-tallographischen Parametern sein. Daher werden beide Sub stratstrukturen oftmals nicht direkt, sondern über mehrere Zwi schenschichten miteinander verbunden.

Die zweite Substratstruktur mit den digitalen Schaltkreisen, kann neben den Versorgungsleitungen auch eine Vielzahl von di gitalen Schaltkreisen zur Erzeugung eines PWM-ähnlichen Signals aus einem Taktsignal und einem Datenwort für jedes Pixel ent- halten. Weiterhin ist die Implementierung von in Reihe geschal teten Schieberegistern möglich, deren jeweilige Länge dem Da tenwort für ein Pixel entspricht, wobei jedes Schieberegister mit einem Puffer zur Zwischenspeicherung verbunden ist.

Zur bereits erwähnten Reduktion von Kontaktbereichen kann die zweite Substratstruktur einen oder mehrere Multiplexer umfas sen, der elektrisch mit einem Demultiplexer in der ersten Sub stratstruktur zur Ansteuerung mehrerer m-LEDs gekoppelt ist.

Neben Displayanwendungen im Automotive und Augmented Reality Bereich können auch andere Anwendungsgebiete erschlossen wer den .

Ein m-Displays sollte zwecks mechanischer Stabilisierung und/o der elektrischer Kontaktierung einen Träger aufweisen, auf dem die m-LEDs des m-LED-Arrays angeordnet sind. Der Träger kann transparentes Material umfassen, um beispielsweise die Trans parenz einer durchsichtigen Komponente, die mit der m-LED bzw. dem m-LED-Array ausgestattet ist, nicht zu beeinträchtigen. Der Träger kann Teil eines Displays sein oder auch bspw. in einem Bauteil eines Fahrzeugs integriert sein. Eine Trägeroberfläche kann auch eine Oberfläche eines Bauteils bilden. In einigen Aspekten kann ein Bauteil eines Fahrzeuges selbst als Träger für die m-LEDs bzw. für das m-LED-Array ausgebildet sein. Der Träger kann eine beliebige Form aufweisen, bspw. mit ebener oder gekrümmter Trägeroberfläche ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Form des Trägers durch das Herstellverfahren vorbe stimmt werden. Beispielsweise kann ein Träger durch ein Tief-ziehverfahren hergestellt sein, bei dem die Form durch ein Werk zeug vordefiniert ist. Der Träger kann flexibel oder biegsam ausgebildet sein. Der Träger kann ferner auch eine Membran, insbesondere eine schwingungsfähige Membran bspw. zum Erzeugen akustischer Effekte, umfassen. Dadurch kann das m-LED-Array in die Oberfläche eines Bauteils integriert, auch wenn diese Ober fläche nicht eben ausgestaltet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt können beispielsweise zwei nicht-monolithische m-LED-Arrays eines m-Displays übereinander bzw. hintereinander angeordnet sein. Hierbei kann das obere bzw. vordere m-LED-Array einen transparenten Träger aufweisen, so dass Licht von dem unteren bzw. hinteren m-LED-Array den trans parenten Träger durchstrahlen kann. Auf diese Weise kann das m-Displays ein dreidimensionaler visueller Effekt (3D-Effekt) er zeugen .

Ein Aspekt betrifft diesbezüglich die Implementierung mit Sen soren in einem m-LED-Array bzw. in einem m-Display, zur Bereit-Stellung weiterer Funktionalität. Der Sensor bzw. die Sensoren sind beispielsweise auf dem Träger des m-Displays oder m-LED-Arrays in einem Zwischenraum zwischen den m-LEDs angeordnet. Diese Offenbarung zeigt dazu mehrere Beispiele einer derartigen Implementierung. Die Sensoren können, ähnlich wie die m-LEDs, über auf dem Träger angeordnete Leiterbahnen und elektrische Kontakte mit elektrischer Energie versorgt werden. Die von den Sensoren detektierten Informationen bzw. Daten können bei spielsweise drahtlos oder über auf dem Träger angeordnete Da tenleitungen an einen Empfänger übermittelt werden. Als Senso-ren können beispielsweise Helligkeitssensoren, Annäherungs sensoren, Abstandssensoren oder bzw. und Berührungssensoren im m-LED-Array integriert sein. Mittels Helligkeitssensoren, die auf dem m-Displays angeordnet sind, kann beispielsweise die Helligkeit oder das Ein- und Ausschalten der m-LEDs des m-LED-Arrays in Abhängigkeit vom Umgebungslicht oder einer Umgebungs helligkeit automatisch gesteuert bzw. geregelt werden.

Mittels Annäherungssensoren, die auf dem m-Display angeordnet sind, kann beispielsweise die Annäherung einer Person oder der Hand einer Person an das m-LED-Array oder an eine das m-LED- Array enthaltende Vorrichtung detektiert werden und das m-LED-Array oder besagte Vorrichtung, die das m-LED-Array enthält, automatisch eingeschaltet werden oder automatisch wieder aus geschaltet werden, wenn sich die Person bzw. die Hand der Person wieder entfernt. Auf diese Weise kann beispielsweise eine An zeigevorrichtung, die mit dem m-LED-Array ausgestattet ist, au tomatisch aktiviert oder deaktiviert werden oder es können Be dienungselemente, die mit mindestens einem m-LED-Array, das ei nen Annäherungssensor aufweist, automatisch beleuchtet und ak-tiviert bzw. deaktiviert werden.

Zusätzlich erlauben die Sensoren ein Augentracking, indem sie beispielsweise die Reflektion des Augenhintergrunds oder eines Lichtstrahls messen, der von Teilen des Auges reflektiert wird. Durch ein Augentracking wird eine Fokussierung möglich, d.h. eine Optik kann zum einen eine von dem m-Displays dargestellte Information auf den zentralen Sehbereich des Auges legen. Zum anderen kann der Abstand zwischen Displays und Auge gemessen und die Bildschärfe entsprechend angepasst werden.

Mittels Berührungssensoren, die auf dem m-LED-Array angeordnet sind, können beispielsweise eine Anzeigevorrichtung oder Bedie nungselemente, welche das vorgenannte m-LED-Array aufweisen, nach Art eines Touchscreens von einem Benutzer durch Berühren bedient bzw. gesteuert werden.

Mittels Abstandssensoren, die auf dem m-LED-Array angeordnet sind, kann beispielsweise der Abstand eines Objekts oder einer Person zu dem vorgenannten m-LED-Array bzw. zu einer Vorrich-tung, die das vorgenannte m-LED-Array aufweist, detektiert und überwacht werden, um beispielsweise Informationen oder Warnhin weise in Abhängigkeit von einem detektierten Abstand anzuzei gen .

Das m-LED-Array kann auch mit einer beliebigen Kombination von einem oder mehreren Annäherungssensoren, Helligkeitssensoren und Berührungssensoren sowie Abstandssensoren ausgestattet sind, um eine gewünschte Funktion oder Applikation je nach Kun denwunsch zu ermöglichen.

Ein Aspekt betrifft ein Oberflächentopographie-Erkennungssys tem, mit einem optoelektronischen Bauelement, die wenigstens eine m-LED umfasst, welche über eine Lichtaustrittsfläche elekt romagnetische Strahlung emittiert. Ebenso ist eine photonische Struktur zur Strahlformung der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, bevor diese über die Lichtaustrittsfläche austritt, wobei die photonische Struktur die elektromagnetische Strahlung derart formt, dass die elektromagnetische Strahlung ein be stimmtes Fernfeld aufweist. Bei der photonischen Struktur han delt es sich um eine zweidimensionale photonische Struktur, insbesondere einen zweidimensionalen photonischen Kristall, die derart ausgestaltet ist, dass die elektromagnetische Strahlung ein definiertes, insbesondere ein diskretes, Muster im Fernfeld erzeugt. Das Oberflächentopographie-Erkennungssystem weist nun ferner eine Detektionseinheit auf, insbesondere mit einer Ka mera, die zur Erfassung des Musters im Fernfeld ausgebildet ist. Das Oberflächentopographie-Erkennungssystem kann eine Analy seeinrichtung umfassen, welche dazu ausgebildet ist, eine Ver zerrung des Musters in Bezug auf ein vorgegebenes Referenzmuster zu ermitteln.

Die Analyseeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Abhängig keit von der ermittelten Verzerrung eine Form und/oder eine Struktur eines von dem Muster ausgeleuchteten Objekts zu be stimmen .

Eine weitere Anwendung betrifft auch einen Scanner zum Scannen eines Objekts, wobei der Scanner mindestens ein optoelektroni sches Bauelement mit einer m-LED und eine das Fernfeld bestim mende photonische Struktur aufweist, welche bevorzugt zur zei lenweisen Erfassung des Objekts einsetzbar ist.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt kann die ein m-LED-Arrays oder eine Vielzahl davon als Teil einer Heckleuchte eines Kraftfahr zeugs ausgebildet sein. Die Heckleuchte kann dabei mindestens eine Anordnung von lichtemittierenden m-LEDs aufweisen, die eine Pixeldichte von mindestens 50 PPI bilden und einen Pixelabstand von höchstens 0,5 mm besitzen. Die Heckleuchte kann als kombi niertes Schluss- und Bremslicht ausgebildet sein und einen Schlusslichtbereich sowie einen Bremslichtbereich aufweisen. Gemäß einem weiteren Aspekt können der Bremslichtbereich und der Schlusslichtbereich jeweils mindestens eine Anordnung von m-LEDs aufweisen, wobei die Pixeldichte der Anordnung von m-LEDs im Bremslichtbereich höher ist als die Pixeldichte der Anordnung von lichtemittierenden Leuchtdioden im Schlusslicht bereich. Gemäß einem Aspekt kann die Vorrichtung als hochge-setzte Bremsleuchte eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Die hochgesetzte Bremsleuchte kann in eine Heckfensterscheibe eines Kraftfahrzeugs eingebettet oder auch im Dachbereich der Karos serie eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Sie kann transpa rent ausgebildet sein.

Die Pixeldichte einer solchen Bremsleuchte mit einer Anordnung aus m-LEDs kann mindestens 10 PPI betragen und der Pixelabstand höchstens 2,5 mm. Es ist möglich bei den hier beschriebenen Leuchten jeweils ein m-LED Array als eine einzelne Leuchtdiode anzusehen und so die Leuchte aus mehreren derartigen m-LED-Arrays zu gestalten. Jedes m-LED-Array kann dabei individuell ansteuerbar sein.

Gemäß einem Aspekt kann die Vorrichtung ein m-Display umfassen, das an der Außenseite eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dadurch lassen sich Informationen an Personen außerhalb des Fahrzeugs übertragen und so die Sicherheit für alle Verkehrs teilnehmer erhöhen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Pixeldichte der Anordnung von lichtemittierenden Dioden des Displays mindestens 100 PPI betragen und der Pixelabstand höchs tens 0,25 mm betragen und zusätzlich in die Fahrzeugkarosserie integriert sein. Nach einem Aspekt kann die Form des Displays einer Kontur der Fahrzeugkarosserie angepasst sein.

Nach einem weiteren Aspekt kann eine Steuereinrichtung für das Display vorgesehen sein, die eine Steuerung des Displaybetriebs durch einen Nutzer oder ein Computerprogramm ermöglicht. Zudem kann mindestens ein Sensor oder Detektor vorgesehen sein derart, dass die Anzeige des Displays in Abhängigkeit von Messsignalen des mindestens einen Sensors oder Detektors von der Steuerein richtung gesteuert wird. Zusätzlich oder optional kann die Steu ereinrichtung für das Display eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, so dass an das Display Informationen oder Steuersig-nale übertragen werden können. Ebenso können beispielsweise Stati oder Betriebsparameter vom Display an externe Einrichtun gen über die Kommunikationsschnittstelle weitergegeben werden, im Fall eines Kraftfahrzeugs, kann die Steuereinrichtung zum Empfang von Information außerhalb des Kraftfahrzeugt ausgeführt sein.

In einem weiteren Gesichtspunkt weist die Steuereinrichtung eine Aufnahmeeinrichtung auf oder kann von einer solchen Informati onen und Daten empfangen. Die Aufnahmeeinrichtung kann als Ein-heit zur Erkennung des Umfelds des Fahrzeugs ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann zur Erkennung von beweglichen und/oder nicht beweglichen Hindernissen ausgebildet sein. Ins besondere kann die Aufnahmeeinrichtung zur Erkennung von Per sonen, Fahrbahnen, Verkehrszeichen oder anderen Verkehrsteil-nehmern ausgebildet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann einen Strahlungsemitter mit Strahlungsempfänger umfassen. Die Aufnah meeinrichtung kann eine Kamera umfassen und so sichtbares oder nicht sichtbares Licht aufnehmen. Gemäß einem Aspekt können das Kamerasystem bzw. die Aufnahmeeinrichtung außerhalb und/oder innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein.

Gemäß einem Aspekt kann das außerhalb angeordnete Kamerasystem sowohl nach außen als auch nach innen gerichtet sein. Nach außen gerichtet bedeutet, dass das Kamerasystem Licht ( elektromagne-tische Strahlung im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich) aufnehmen kann, dass von außerhalb des Fahrzeugs in das Kame rasystem strahlt. Nach innen gerichtet kann bedeuten, dass das Kamerasystem Licht empfängt, das von innerhalb des Fahrzeugs ausgestrahlt wird. Alternativ kann das Kamerasystem auch inner-halb angeordnet sein. Das so angeordnete Kamerasystem sowohl nach außen als auch nach innen gerichtet sein. Nach außen ge richtet bedeutet, dass das Kamerasystem Licht (elektromagneti sche Strahlung im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich) aufnehmen kann, dass von außerhalb des Fahrzeugs in das Kame-rasystem strahlt. Nach innen gerichtet kann bedeuten, dass das Kamerasystem Licht empfängt, das von innerhalb des Fahrzeugs ausgestrahlt wird.

Gemäß einem Aspekt kann die Aufnahmeeinrichtung, insbesondere das Kamerasystem, die Funktion von Spiegeln am Fahrzeug abbil den. Gemäß einem Aspekt können die Spiegel Außenspiegel und/oder Rückspiegel des Fahrzeugs sein. Hierfür kann gemäß einem Aspekt das Kamerasystem innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs an geordnet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, das gesamte Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen oder nur einen vordefinierten Teilbereich des Umfelds des Fahrzeugs. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung darauf gerichtet sein, einen vorderen Bereich und/oder einen hinteren Bereich des Fahrzeugs aufzunehmen. Insbesondere kann die Aufnahmeein-richtung darauf gerichtet sein, einen Bereich des Fahrzeugs abzudecken, der für den Fahrzeugführer nicht sichtbar ist. Bei spielsweise kann ein nicht sichtbarer Bereich für den Fahrzeug führer aus dessen Sicht hinter den A-, B-, C- oder D-Säulen des Fahrzeugs angeordnet sein.

Ein vorderer Bereich im Sinne der vorliegenden Offenbarung, liegt im Bereich des Fahrzeugs, der der typischen Hauptfahrt richtung voraus liegt. Der vordere Bereich des Fahrzeugs liegt im Wesentlichen in dem Bereich, der dem Fahrzeugführer er-scheint, wenn er durch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs blickt. Ein hinterer Bereich im Sinne der vorliegenden Offen barung, liegt im Bereich des Fahrzeugs, der hinter der typischen Hauptfahrtrichtung liegt. Der hintere Bereich des Fahrzeugs liegt im Wesentlichen in dem Bereich, der dem Fahrzeugführer erscheint, wenn er durch die Heckscheibe des Fahrzeugs blickt. Gemäß einem Aspekt kann die Aufnahmeeinrichtung ein berührungs empfindliches Panel umfassen. Das berührungsempfindliche Panel kann vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Das berührungsempfindliche Panel kann auch außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. Gemäß einem Aspekt kann die Aufnahmeeinrich tung mit einer Ausgabeeinrichtung integriert und/oder kombi niert sein. Ebenso können die Aufnahmeeinrichtung und eine Aus gabeeinrichtung auf einem Panel integriert und/oder kombiniert sein .

Ein anderer Gesichtspunkt betrifft die Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet zur Übertragung und Verar beitung von Signalen bzw. Informationen. Gemäß einem Aspekt empfängt die Steuereinrichtung Signale bzw. Informationen von der Aufnahmeeinrichtung, verarbeitet diese und gibt die verar beiteten Signale bzw. Informationen an eine Ausgabeeinrichtung weiter. Die Signale bzw. Informationen können zum Beispiel all gemeine Informationen zum Fahrzeugstatus umfassen. Die Signale bzw. Informationen können zum Beispiel Informationen aus dem Fahrzeugumfeld, aus dem Fahrzeuginneren, Informationen zum Fahrzeugführer oder innerhalb des Fahrzeugs befindlichen Per sonen, Personen außerhalb des Fahrzeugs oder Informationen zu möglichen Hindernissen oder Hinweisen aus dem Fahrzeugumfeld umfassen .

Gemäß einem Aspekt umfasst die Steuereinrichtung eine oder meh rere Recheneinheiten. Die Recheneinheiten können derart einge richtet sein, dass diese die empfangenen Signale von der Auf nahmeeinrichtung sammeln, auswerten und verarbeiten. Die Steu-ereinrichtung kann Teil eines Bordcomputers des Fahrzeugs sein. Der Bordcomputer kann dazu eingerichtet sein, Informationen des Fahrzeugs zu verarbeiten, die außerhalb der Aufnahmeeinrichtung eingelesen/eingespeist werden. Gemäß einem Aspekt ist die Steu ereinrichtung oder zumindest ein Teil davon außerhalb des Fahr-zeugs angeordnet. Beispielsweise kann ein Teil der Steuerein richtung in einer Cloud eingerichtet sein. Der im Fahrzeug ver bleibende Teil der Steuerungseinrichtung kann hierzu durch eine drahtlose Verbindung mit der Cloud verbunden sein. Die Cloud kann dazu eingerichtet sein, die Informationen zu sammeln aus-zuwerten und zu verarbeiten und anschließend an das Fahrzeug, insbesondere an eine Ausgabeeinrichtung innerhalb oder außer halb des betreffenden Fahrzeugs, zurückzusenden. Gemäß einem Aspekt kann die Steuereinrichtung in oder an der Aufnahmeein richtung angeordnet sein. Gemäß einem Aspekt können Teile der Steuereinrichtung in oder an der Aufnahmeeinrichtung und/oder in oder an der Ausgabeeinrichtung und/oder innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein.

Ein weiterer Aspekt betrifft eine Ausgabeeinrichtung. Die Aus-gabeeinrichtung ist dazu eingerichtet Informationen in vorbe stimmter Weise auszugeben. Hierzu kann die Ausgabeeinrichtung eine oder mehrere Anzeigeeinheiten umfassen (im Folgenden Bild schirm, Display und/oder Anzeige bzw. Anzeigeeinheit und/oder Anzeigetafel genannt) . Die Anzeigeeinheit kann unterschiedli-che, vordefinierte Eigenschaften aufweisen. Insbesondere kann die Anzeigeeinheit eine vordefinierte Größe, Form, Auflösung (Pixeldichte bzw. Pixelabstand) und/oder Kontrastverhältnis (englisch auch „dynamic ratio" oder „dynamic ränge" genannt) aufweisen .

Nach einem Aspekt kann die Anzeigeeinheit direkt oder indirekt auf Komponenten angeordnet sein. D. h., dass die Anzeigeeinheit Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten, umfassen kann. Gemäß einem Aspekt kann die Anzeigeeinheit als ein Teil dieser Komponente ausgebildet sein. Gemäß einem Aspekt kann die Anzei geeinheit eine Komponente, insbesondere Fahrzeugkomponente, ausbilden. Beispielhaft ist bezüglich der Eigenschaften auf die Ausführungen in der vorliegenden Offenbarung zu den verschie denen Anwendungen in der Tabelle verwiesen.

Gemäß einem Aspekt kann die Anzeigeeinheit ein oder mehrere Displays (auch Bildschirm, Anzeige oder Anzeigetafel genannt) umfassen. Die Displays können unterschiedliche, vorbestimmte Eigenschaften aufweisen. Die Eigenschaften der Displays können Größe, Form, Auflösung und/oder Kontrastverhältnis umfassen. Die Displays können direkt/indirekt auf Komponenten angeordnet sein. D. h. , dass die Displays Komponenten, insbesondere Fahr zeugkomponenten, umfassen können und dadurch einen Teil dieser Komponenten ausbilden können. Gemäß einem Aspekt kann die An-Zeigeeinheit Beispielsweise als Dachhimmel, Mittelkonsole, Dis play in einer Säule, als Säule selbst und/oder als Statusdisplay eines Fahrzeugs ausgebildet sein.

Die hier dargestellten Anwendungsbeispiele gerade in einem Kraftfahrzeug bedingen zum Teil gekrümmte oder zumindest nicht planare und gerade Oberflächen. Daher erscheint es zweckmäßig, mit den in dieser Anmeldung offenbarten Herstellungstechniken und Bauelementen bzw. Strukturen gekrümmte Anzeigevorrichtungen zu schaffen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Anzeigevor richtung einen Träger mit einer Vorderseite und einer Rückseite. Der Träger ist bevorzugt zusammenhängend und/oder einstückig ausgebildet. Der Träger kann Glas oder Kunststoff oder Metall umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere ist der Träger selbsttragend. Der Träger ist bevorzugt steif, also nicht oder nur unwesentlich biegbar.

Die Vorderseite und die Rückseite sind einander gegenüberlie-gende Seiten des Trägers. Eine mittlere Dicke des Trägers, ge messen von der Vorderseite zur Rückseite, beträgt beispielsweise zumindest 1 mm oder zumindest 5 mm oder zumindest 10 mm. Eine Fläche der Vorderseite beträgt beispielsweise zumindest 1 cm2 oder zumindest 10 cm2 oder zumindest 100 cm2 oder zumindest 500 cm2. Alternativ oder zusätzlich kann die Fläche der Vorderseite höchstens 5 m2 oder höchstens 1 m2 oder höchstens 3000 cm2 betragen .

In einigen Aspekten umfasst die Anzeigevorrichtung ein selbst-tragendes Anzeigesegment, das auf die Vorderseite des Trägers aufgebracht ist. Das Anzeigesegment ist bevorzugt auf dem Träger befestigt. Beispielsweise ist das Anzeigesegment auf die Vor derseite des Trägers aufgeklebt oder aufgesteckt. Das Anzei gesegment ist insbesondere aber nicht auf dem Träger herge-stellt. Vielmehr ist das Anzeigesegment eine vom Träger separat hergestellte Komponente, die erst nach Fertigstellung des Trä gers und des Anzeigesegments auf den Träger aufgebracht ist.

Der Begriff „selbsttragend" bedeutet vorliegend, dass ein Ele-ment auch ohne von dem Träger oder von irgendeinem weiteren Träger, der nicht Teil des Elements ist, gestützt zu sein, mechanisch stabil ist. Das Element trägt und stabilisiert sich also selbst. Dazu können die Materialien des Elements und/oder das Dicke- zu Ausdehnungsverhältnis entsprechend gewählt sein. Beispielsweise kann das selbsttragende Element mittels eines Greifwerkzeuges an einer Ecke oder einer Kante des Elements gegriffen werden und ohne weitere, stabilisierende Komponente alleine mithilfe des Greifwerkzeuges transportiert werden. Da bei wird das Element nicht zerbrochen oder zerstört. Es kann sich dabei jedoch biegen oder krümmen. Beispielsweise wird ein selbstragendes Element vertikal transportiert, um eine sehr starke Verkrümmung während des Transports zu vermeiden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Anzeigeseg-ment ein Substrat mit einer elektrisch leitenden Anschluss schicht und einer elektrisch isolierenden Schicht sowie zumin dest ein optoelektronisches Bauelement.

Das Substrat ist bevorzugt die stabilisierende Komponente des Anzeigesegments. Das Substrat weist eine Oberseite und eine Unterseite auf. Eine maximale laterale Ausdehnung des Substrats, gemessen entlang der Oberseite, beträgt zum Beispiel zumindest 1 cm oder zumindest 5 cm oder zumindest 10 cm auf. Alternativ oder zusätzlich kann die maximale laterale Ausdehnung des Sub-strats höchstens 50 cm oder höchstens 30 cm oder höchstens 15 cm betragen. Eine mittlere Dicke des Substrats, gemessen zwi schen der Oberseite und der Unterseite, beträgt beispielsweise zumindest 30 pm oder zumindest 100 pm oder zumindest 500 pm oder zumindest 1 mm.

Die elektrisch leitende Anschlussschicht umfasst beispielsweise eine dielektrische Schicht, zum Beispiel aus Si02, in die Me tallstrukturen, beispielsweise aus Al, Au, Cu oder Mo, einge bettet sind. Die Anschlussschicht umfasst beispielsweise eine Schaltstruktur, zum Beispiel mit einem Dünnschicht-Schaltkreis. Die Anschlussschicht kann ein oder mehrere Dünnfilmtransistoren umfassen. Insbesondere ist die Anschlussschicht mittels eines TFT-Herstellungsprozesses herstellbar oder hergestellt. Die An schlussschicht weist beispielsweise eine Dicke zwischen ein-schließlich 50 nm und 1 pm auf.

Die elektrisch isolierende Schicht umfasst oder besteht bei spielsweise aus einem organischen Material, zum Beispiel ein Polyimid oder Polyester oder Polyurethan oder Glas . Die elektrisch isolierende Schicht kann einstückig ausgebildet sein. Bei der elektrisch isolierenden Schicht kann es sich um eine Folie handeln. Die Anschlussschicht kann auf der elektrisch isolierenden Schicht hergestellt sein, zum Beispiel in einem TFT-Prozess. Die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht be trägt beispielsweise zumindest 10 pm oder zumindest 50 pm oder zumindest 100 pm. Insbesondere bildet die elektrisch isolierende Schicht eine das Anzeigesegment stabilisierende Komponente. Be vorzugt erstreckt sich die elektrisch isolierende Schicht über die gesamte laterale Ausdehnung des Anzeigesegments. Eine der Anschlussschicht zugewandte Seite der elektrisch isolierenden Schicht kann vollständig von der Anschlussschicht bedeckt sein.

Das optoelektronische Bauelement ist insbesondere zur Emission oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt von sichtbarem Licht, eingerichtet. Insbesondere umfasst das optoelektronische Bauelement eine p-LED. Der Halbleiterchip ba siert beispielsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiterma-terial . Das optoelektronische Bauelement ist auf der Oberseite des Substrats angeordnet und befestigt. Eine maximale laterale Ausdehnung des optoelektronischen Bauelements ist geringer, beispielsweise um einen Faktor von zumindest 10 oder zumindest 100, als die maximale laterale Ausdehnung des Substrats.

Nach einem möglichen Aspekt ist das optoelektronische Bauele ment auf der Anschlussschicht angeordnet und elektrisch leitend mit der Anschlussschicht verbunden. Über die Anschlussschicht kann das optoelektronische Bauelement bestromt und angesteuert werden .

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung ist die elektrisch isolie rende Schicht auf einer dem optoelektronischen Bauelement ab gewandten Seite der Anschlussschicht und zwischen dem Träger und der Anschlussschicht angeordnet. Die elektrisch isolierende Schicht bildet beispielsweise die Unterseite des Substrats. Insbesondere bildet die der Anschlussschicht abgewandte Seite der elektrisch isolierenden Schicht im unmontierten Zustand eine Außenseite des Anzeigesegments. Die elektrisch isolierende Schicht kann in direktem Kontakt zur Vorderseite des Trägers stehen .

In einem weiteren Aspekt ist die elektrisch isolierende Schicht einfach zusammenhängend ausgebildet. Das heißt, die elektrisch isolierende Schicht ist im Rahmen der Herstellungstoleranz frei von Löchern oder Durchkontaktierungen, die sich durch die elektrisch isolierende Schicht erstrecken. Die elektrisch iso lierende Schicht erstreckt sich bevorzugt durchgehend und ohne Unterbrechungen über die gesamte laterale Ausdehnung des Anzei gesegments. Bevorzugt ist eine der Anschlussschicht abgewandte Seite der elektrisch isolierenden Schicht frei von elektrischen Leitungen. Insbesondere sind zwischen dem Träger und der elektrisch isolierenden Schicht keine elektrischen Leitungen vorhanden .

Gemäß einigen Aspekten umfasst der Träger zumindest eine Öff nung, die sich von der Vorderseite bis zur Rückseite erstreckt. Bei der Öffnung handelt es sich um ein Loch in dem Träger, das vollständig durch den Träger hindurchgeht. In Draufsicht auf die Vorderseite ist die Öffnung von einer zusammenhängenden Bahn aus dem Träger vollständig umgeben. Das Anzeigesegment ist bei spielsweise so auf der Vorderseite angeordnet, dass es die Öff nung nicht oder nur teilweise oder vollständig überdeckt.

Nach einem weiteren Aspekt ist das Anzeigesegment über eine elektrische Leitung, die sich durch die Öffnung hindurch er streckt, von der Rückseite des Trägers aus elektrisch kontak tierbar. Das heißt, durch die Öffnung erstreckt sich eine elekt rische Leitung, die von der Vorderseite bis zur Rückseite reicht und die elektrisch mit dem Anzeigesegment verbunden ist. Im bestimmungsgemäßen Betrieb der Anzeigevorrichtung fließt ein Strom von der Rückseite aus durch die Öffnung bis zu dem opto elektronischen Bauelement. Die elektrische Leitung ist insbe sondere mit der Anschlussschicht des Anzeigesegments elektrisch verbunden .

In einem Aspekt umfasst die Anzeigevorrichtung einen Träger mit einer Vorderseite und einer Rückseite und ein selbstragendes Anzeigesegment, das auf die Vorderseite des Trägers aufgebracht ist. Das Anzeigesegment umfasst ein Substrat mit einer elektrisch leitenden Anschlussschicht und einer elektrisch iso lierenden Schicht sowie zumindest ein optoelektronisches Bau element. Das optoelektronische Bauelement ist auf der Anschluss schicht angeordnet und elektrisch leitend mit der Anschluss schicht verbunden. Die elektrisch isolierende Schicht ist auf einer dem optoelektronischen Bauelement abgewandten Seite der Anschlussschicht und zwischen dem Träger und der Anschluss schicht angeordnet. Die elektrisch isolierende Schicht ist ein fach zusammenhängend ausgebildet. Der Träger umfasst eine Öff nung, die sich von der Vorderseite bis zur Rückseite erstreckt. Das Anzeigesegment ist über eine elektrische Leitung, die sich durch die Öffnung hindurch erstreckt, von der Rückseite des Trägers aus elektrisch kontaktierbar.

Das vorliegende Konzept beruht unter anderem auf der Idee, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der das Anzeigesegment selbst keine Durchkontaktierungen aufweist, die durch das Sub strat des Anzeigesegments reichen. Das heißt, das Substrat des Anzeigesegments weist nur auf einer Seite, nämlich nur im Be reich der Anschlussschicht, Leiterstrukturen auf. Solche Anzei-gesegmente sind kostengünstig herstellbar und können insbeson dere flexibel oder biegbar gestaltet werden. Dies ist vorteil haft, wenn der Träger eine gekrümmte Vorderseite beziehungsweise eine Freiform aufweist, wie es zum Beispiel in einigen Dis playanwendungen gewünscht ist.

Solche Anzeigesegmente ohne Durchkontaktierungen müssen auf dem Träger, insbesondere von der Rückseite des Trägers her, elektrisch kontaktiert werden. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass der Träger eine Öffnung aufweist, durch die hindurch sich eine elektrische Leitung erstreckt, mittels der das Anzeigesegment elektrisch kontaktierbar ist. Dann sind Durchkontaktierungen in dem Anzeigesegment nicht nö tig .

Nach einigen Aspekten und Ausführungen ist das Anzeigesegment, insbesondere das Substrat des Anzeigesegments, flexibel oder biegbar ausgebildet. Damit ist bevorzugt eine reversible Bieg samkeit gemeint. Zum Beispiel kann das Anzeigesegment zwischen einem Zustand mit einer im Wesentlichen flachen Oberseite des Substrats und einem Zustand mit einer gekrümmten Oberseite des Substrats, wobei dann ein Krümmungsradius der Oberseite zum Beispiel weniger als 1 m oder weniger als 10 cm oder weniger als 1 cm beträgt, reversibel hin und her gebogen werden.

Gemäß zumindest einer Ausgestaltung weist die Vorderseite des Trägers dort wo das Anzeigesegment aufgebracht ist eine konkave und/oder konvexe Krümmung auf. Beispielsweise beträgt ein Krüm mungsradius der Vorderseite in diesem Bereich weniger als 5 m oder weniger als 1 m oder weniger als 50 cm.

In einem weiteren Aspekt ist die elektrische Leitung durch eine Lasche des Substrats gebildet, wobei die Lasche durch die Öff nung hindurchgesteckt ist. Die Lasche ist bevorzugt ein Teil des Substrats, der bezüglich dem übrigen Substrat reversibel biegbar ist. Ein Krümmungsradius im Bereich zwischen der Lasche und dem übrigen Substrat kann beispielsweise auf einen Wert von weniger als 5 cm oder weniger als 1 cm oder weniger als 1 mm oder weniger als 0,1 mm eingestellt werden, ohne dass das Sub strat zwischen der Lasche und dem übrigen Substrat bricht oder reißt. Die Lasche umfasst zum Beispiel einen Teil der Anschluss schicht und bildet dadurch eine elektrische Leitung.

Die mittlere Dicke des Substrats im Bereich der Lasche weicht bevorzugt um weniger als 10 % von der mittleren Dicke des üb rigen Substrats ab. Insbesondere umfasst die Lasche einen Teil der elektrisch isolierenden Schicht. Die Lasche ragt bevorzugt vollständig durch die Öffnung des Trägers hindurch. Ein Teil der Lasche kann an der Rückseite aus der Öffnung herausragen. Beispielsweise ragt dieser Teil zumindest 0,5 cm oder zumindest 1 cm aus der Öffnung heraus.

Gemäß weiteren Aspekten ist auf dem an der Rückseite herausra genden Teil der Lasche ein aktives oder passives elektronisches Bauteil angeordnet und elektrisch mit dem Substrat verschaltet. Insbesondere ist das aktive oder passive elektronische Bauteil über die Anschlussschicht elektrisch leitend mit dem optoelekt ronischen Bauelement verschaltet. Das Bauteil dient zum Beispiel als Treiber für das Anzeigesegment. Bei dem elektronischen Bau-teil kann es sich um einen Halbleiterchip, beispielsweise einen IC-Chip, oder ein Steuerelement für das optoelektronische Bau element handeln. Das elektronische Bauteil ist bevorzugt wie das optoelektronische Bauelement auf der Oberseite des Substrats angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ein solches elekt-ronisches Bauteil auch auf dem Substrat und auf der der gleichen Seite des Trägers wie das optoelektronische Bauelement angeord net sein.

Das Substrat des Anzeigesegments kann die Öffnung in dem Träger zumindest teilweise überdecken. Die elektrisch isolierende Schicht ist im Bereich der Öffnung teilweise oder vollständig entfernt und die elektrische Leitung ist im Bereich der Öffnung zur Anschlussschicht geführt und elektrisch mit der Anschluss schicht verbunden. Insbesondere ist im Bereich der Öffnung die elektrisch isolierende Schicht soweit aus dem Substrat entfernt, dass die Anschlussschicht an einer der Oberseite des Substrats abgewandten Seite zugänglich ist.

Die elektrische Leitung kann dann beispielsweise durch eine elektrisch leitfähige Schicht, wie eine Metallschicht oder eine Sinter-/Leitpaste, zum Beispiel aus Ag, gebildet sein, die in elektrischem Kontakt mit der Anschlussschicht steht. Die elekt rische leitfähige Schicht kann ausgehend von der Anschluss schicht formschlüssig über Seitenwände der Öffnung bis auf die Rückseite des Trägers geführt sein. Zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und dem Träger kann eine Isolationsschicht angeordnet sein. In diesem Fall ist bevorzugt kein Teil des Substrats durch die Öffnung hindurchgesteckt.

Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Anzeigesegment eine Mehr zahl von m-LEDs, wobei jede m-LED oder Tripel von m-LED einem Bildpunkt oder Pixel des Anzeigesegments zugeordnet, insbeson dere eineindeutig zugeordnet ist. Zum Beispiel sind die opto elektronischen Bauelemente auf dem Substrat in einem regelmä ßigen Muster, beispielsweise einem Rechteckmuster, angeordnet. Jedes der optoelektronischen Bauelemente kann einzeln und un abhängig von den übrigen optoelektronischen Bauelementen an steuerbar sein. Durch jedes Bauelement kann somit ein Bildpunkt oder Pixel eines Displays bzw. ein Subpixel realisiert sein. Alle zuvor im Zusammenhang mit einem optoelektronischen Bauele ment offenbarten Merkmale können auch für alle weiteren opto elektronischen Bauelemente eines Anzeigesegments gelten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Anzeigevor richtung eine Mehrzahl von Anzeigesegmenten, die auf der Vor derseite des Trägers aufgebracht sind. Die Anzeigesegmente kön nen nahezu nahtlos nebeneinander angeordnet sein. Jedem Anzei gesegment kann eine Öffnung des Trägers zugeordnet, insbeson dere eineindeutig zugeordnet sein. Alle bisher beschriebenen Merkmale für ein Anzeigesegment können auch für alle weiteren Anzeigesegmente gelten. Insbesondere liegen die Anzeigesegmente auf der Vorderseite des Trägers bündig aneinander. Der Abstand zweier benachbarter optoelektronischer Bauelemente eines ge meinsamen Anzeigesegments weichen bevorzugt von dem Abstand zweier optoelektronischer Bauelemente von zwei benachbarten An zeigesegmenten unmerklich, beispielsweise um höchstens 10 % ab.

Eine Anzeigevorrichtung mit einem einzigen Träger und mit einem einzigen oder mehreren darauf angebrachten Anzeigesegmenten kann als Display, beispielsweise in einem Fahrzeug, verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Anzeigevorrichtung eine Mehrzahl von Trägern umfasst, die jeweils ein oder mehrere darauf angebrachte Anzeigesegmente umfassen. Die einzelnen Trä ger können nebeneinander angeordnet sein und beispielsweise über ein Gestell mechanisch miteinander verbunden sein. Auf diese Weise kann beispielsweise eine große Videoleinwand mit Abmes sungen von mehr als 1 m und bis zu 10 m realisiert sein.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anzei-gevorrichtung angegeben. Das Verfahren eignet sich insbeson dere, um eine wie zuvor beschriebene Anzeigevorrichtung herzu stellen. Alle im Zusammenhang mit der Anzeigevorrichtung offen barten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ei nen Schritt A) , in dem ein Träger mit einer Vorderseite, einer Rückseite sowie zumindest einer Öffnung, die sich von der Vor derseite bis zur Rückseite erstrecken, bereitgestellt wird. In einem Schritt B) wird ein selbsttragendes Anzeigesegment be reitgestellt. Das Anzeigesegment umfasst ein Substrat mit einer elektrisch leitenden Anschlussschicht und einer einfach zusam menhängenden, elektrisch isolierenden Schicht und zumindest ein optoelektronisches Bauelement. Das optoelektronische Bauelement ist auf der Anschlussschicht angeordnet und elektrisch leitend mit der Anschlussschicht verbunden. Die elektrisch isolierende Schicht ist auf einer dem Bauelement abgewandten Seite der An schlussschicht angeordnet. In einem Schritt C) wird das Anzei gesegment auf der Vorderseite des Trägers aufgebracht. In einem Schritt D) wird eine elektrische Leitung ausgebildet, die sich durch die Öffnung hindurch erstreckt, so dass das Anzeigesegment von der Rückseite des Trägers aus über die elektrische Leitung elektrisch kontaktierbar wird.

Die Schritte A) bis D) werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge und nacheinander ausgeführt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Substrat eine Lasche, die im Schritt D) durch die Öffnung hindurchgesteckt wird und die die elektrische Leitung bildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Anzeigesegment im Schritt C) so angeordnet, dass die elektrisch isolierende Schicht die Öffnung zumindest teilweise überdeckt. Im Schritt D) wird die elektrisch isolierende Schicht im Bereich der Öff nung entfernt, zum Beispiel über Laserabtragung, und anschlie ßend wird die elektrische Leitung im Bereich der Öffnung zur Anschlussschicht geführt und elektrisch mit der Anschluss schicht verbunden. Zum Beispiel wird als elektrische Leitung eine elektrisch leitfähige Schicht im Bereich der Öffnung aus gebildet, zum Beispiel durch Jetten. Zuvor kann als elektrische Isolierung zwischen dem Träger und der elektrischen Leitung eine Isolationsschicht auf den Träger im Bereich der Öffnung aufge bracht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden Abschnitt werden einige ober erwähnten und zusam mengefasten Aspekten unter Gebrauch von verschiedenen Ausfüh rungen und Beispielen detaillierter erklärt.

Figur 1A zeigt ein Diagramm, das einige Anforderungen für so genannte m-Displays oder mikroanzeigen von verschiedener Größe in Hinblick auf das Sichtfeld und den Pixelabstand des m-Dis-plays illustriert;

Figur 1B zeigt ein Diagramm zur räumlichen Verteilung der Stäb chen und Zäpfchen im Auge eines Menschen;

Figur IC zeigt ein Schaubild der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Auges mit zugeordneten Projektionsbereichen;

Figur ID ist eine Abbildung, welche die Sensitivität der Stäb chen und Zäpfchen über die Wellenlänge darstellt;

Figur 2A stellt ein Diagramm dar, das einige Anforderungen für Mikroanzeigen von verschiedener Größe in Hinblick auf das Sicht feld und den Kollimierungswinkel eines Pixels des m-Displays illustriert ;

Figur 2B illustriert eine exemplarische Ausführung einer Pi xelanordnung, um die in Figur 1A und 2A benutzten Parameter zu illustrieren;

Figur 3A zeigt ein Diagramm, das die von dem Sichtfeld für eine spezifische Auflösung abhängige Anzahl der erforderlichen Pixel illustriert;

Figur 3B ist eine Tabelle mit bevorzugten Anwendungsgebieten für m-LED-Arrays ;

Figur 4A stellt eine Prinzipdarstellung eines m-LED Displays dar mit wesentlichen Elementen zur Lichterzeugung und Lichtfüh rung;

Figur 4B zeigt eine schematische Darstellung eines m-LED-Arrays mit gleichartigen m-LEDs;

Figur 4C ist eine schematische Darstellung eines m-LED-Arrays mit m-LEDs unterschiedlicher Lichtfarbe;

Figur 5A und Figur 5B zeigen zwei Beispiele für eine Struktur oder Strahlführung und Kollimierung;

Figur 6 illustriert ein Beispiel einer geschlitzten Antenne nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 7A bis 7C illustrieren ein Beispiel für lichtemittierende Vorrichtungen nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die geeignet sind, Licht verschiedener Farbe zu erzeugen;

Figur 8A bis 8F zeigt verschiedene Beispiele einer geschlitzten Antenne, die zur Lichtemission in einem Halbleitermaterial re alisiert ist;

Figur 9 illustriert die Abstrahlcharakteristik für ein einfa ches Beispiel einer geschlitzten Antenne nach Figur 8A;

Figur 10 zeigt zwei exemplarische Ausführungen einer geschlitz-ten Antenne mit zusätzlicher auf der Emissionsoberfläche ange ordneter Optik;

Figur 11 zeigt ein weiteres Beispiel einer geschlitzten Antenne, um Licht einer definierten Farbe zu erzeugen;

Figur 12 bis 19 zeigen einen Schritt zur Herstellung eines Pixels aus Paaren von m-LEDs in Barrenform mit einer Konverter schicht zwischen den Paaren in Darstellung eines Querschnitts;

Figur 20 illustriert einen Schritt einer ersten Kontaktierung eines vorgeschlagenen Pixels mit Paaren von m-LEDs in einer Draufsicht ;

Figur 21 zeigt den Schritt der ersten Kontaktierung eines vor geschlagenen Pixels in Darstellung eines Längsschnitts gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes;

Figur 22 stellt einen Schritt einer zweiten Kontaktierung eines vorgeschlagenen Pixels in Darstellung eines Querschnittes gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes dar;

Figur 23 zeigt den Schritt der zweiten Kontaktierung eines vor geschlagenen elektronischen Bauelements in Darstellung eines Längsschnitts;

Figur 24 zeigt den Schritt zur Herstellung eines Pixel nach der vorherigen Figur in Darstellung eines Querschnitts;

Figur 25A ist eine Ausführungsform eines Pixels mit angeordneter lichtformenden Struktur und verschiedenen Ansteuerungsmöglich keiten nach einigen Aspekten dieser Offenbarung;

Figur 25B zeigt eine Draufsicht über die photonische Struktur.

Figur 25C zeigt eine weitere Draufsicht über verschiedene Po sitionierungsmöglichkeiten von Subpixel verschiedener Pixel, gemäß einigen Aspekten der Figur 25A;

Figur 26 ist ein Ausführungsbeispiel eines m-Rods als Startma terial zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere einer m-LED;

Figur 27A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer m-LED mit einer horizontal zum Träger ausgerichteten m-Rod Struktur;

Figur 27B stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Kontaktierung auf einer Unterseite des m-Rods erfolgt;

Figur 28 bis 37 illustrieren ein Ausführungsbeispiel eines vor-geschlagenen Verfahrens zur Herstellung einer Gruppe von drei horizontal zum Träger ausgerichteten und kontaktierten m-LEDs nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 38 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines horizon-tal ausgerichteten m-Rods nach einigen Aspekten in einem Längs schnitt ;

Figur 39 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Gruppe mit drei m-LEDs mit einer darauf ange-ordneten Konverterschicht nach einigen dargelegten Aspekten;

Figur 40 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gruppe mit drei horizontal ausgerichteten m-Rods und einer reflektie renden Schicht auf dem Träger;

Figur 41A zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelanordnung mit drei horizontal ausgerichteten m-Rods, die zur Lichtabgabe mit un terschiedlichen Wellenlängen geeignet sind;

Figur 41B ist die Seitenansicht der Ausführungsform der vorhe rigen Figur;

Figur 42 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel nach ei nigen vorgeschlagenen Aspekten einer Gruppe mit drei ausgerich-teten m-Rods, die jeweils eine m-LED bilden m-LEDs in einer Draufsicht ;

Figur 43 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorge schlagenen Gruppe mit drei m-Rods im Querschnitt, die wegen unterschiedlicher Geometrie zur Abgabe von Licht unterschied licher Wellenlänge ausgebildet sind;

Figur 44 illustriert das Ausführungsbeispiel einer Gruppe von drei vorgeschlagenen m-Rods als elektronenmikroskopische Auf nahme in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 45 zeigt eine Darstellung von emittierten Wellenlängen eines Ausführungsbeispiels einer Gruppe von drei vorgeschlage-nen m-Rods;

Figur 46 illustriert eine weitere Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels einer Gruppe von drei vorgeschlagenen m-Rods in einem Querschnitt, die gemeinsam ein Pixel bilden;

Figur 47A bis 47D zeigen eine Ausgestaltung eines Herstellungs verfahren einer m-LED, welche auf einer vordefinierten Form schicht des Trägersubstrats gewachsen wird;

Figur 48 illustriert eine fertiggestellte Ausführung einer m-LED nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 49 zeigt eine zweite Ausführung einer m-LED, die auf einer vordefinierten Formschicht des Trägersubstrats gewachsen wurde und einige weitere Aspekte aufweist;

Figur 50 ist eine erste Kontur der Formschicht zur Herstellung einer m-LED nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzep tes ;

Figur 51 stellt eine Ausgestaltung einer zweiten Kontur der Formschicht zur Herstellung einer m-LED;

Figur 52 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer m-LED ge wachsen auf einer Formschicht mit einigen der vorgeschlagenen Aspekten;

Figur 53 ist eine vierte Ausführung einer m-LED, die auf einer Formschicht mit einer definierten Orientierung des Trägers epi taktisch erzeugt wurde;

Figur 54A bis 54B zeigen eine fünfte Ausführung einer m-LED mit einigen der vorgeschlagenen Aspekten und einen Herstellungszwi-schensehritt ;

Figur 54C zeigt eine vierte Ausführung einer m-LED mit einer zusätzlich angebrachten photonischen Kristallstruktur sowie ei-ner Kontaktierung zum elektrischen Kontakt an eine Steuerschal tung;

Figur 54D zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der die photonische Struktur auf der Rückseite angeordnet ist;

Figur 54E zeigt eine weitere Ausführung mit photonischer Struk tur und Konvertermaterial;

Figur 55A bis 55E stellt eine Ausführungsform mit verschiedenen Verfahrensschritten dar zur Erzeugung eines Quantenwellinter-mixing in einer aktiven Schicht eines Halbleiterkörpers außer halb eine für eine Lichtemission vorgesehenen Bereichs nach einigen Gesichtspunkten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 56 zeigt den Verlauf verschiedener Prozessparameter wäh rend einer Durchführung des Verfahrens nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 57 ist ein Diagramm zum Verlauf einer relativen Leucht stärke über die Zeit zur Verdeutlichung einer Verminderung der Leuchtstärke bei optoelektronischen Bauelementen;

Figur 58A bis 58F zeigt eine Ausführungsform mit verschiedenen Verfahrensschritten zu Herstellung einer Halbleiterstruktur mittels Quantenwellintermixings gemäß einigen Aspekten des vor gestellten Konzepts;

Figur 59 zeigt einen beispielhaften Verlauf verschiedener Pro zessparameter während einer Durchführung des Verfahrens nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 60 stellt einen Ausschnitt aus einer Halbleiterstruktur dar zur Erläuterung verschiedener Gesichtspunkte des vorge stellten Konzeptes;

Figur 61 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Barrierenhöhe in Abhängigkeit des Betriebsstroms bei verschiedenen Dotierun-gen zur Erläuterung des vorgestellten Konzeptes;

Figur 62 ist ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Quan teneffizienz bei verschiedenen Barrierenhöhen zur Erläuterung des vorgestellten Konzeptes;

Figur 63 zeigt eine quadratische m-LED Struktur und zugehöriges Querschnittsprofil der Dotierstoffkonzentration zur Herleitung des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 64 illustriert in Draufsicht eine Halbleiterstruktur ei nes optoelektronischen Bauelement mit einem korrespondierenden Querschnittsprofil der Dotierstoffkonzentration gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips dar;

Figur 65A bis 65C zeigt verschiedene Schritte eines Schichtauf-baus und damit eines Herstellungsverfahrens des optoelektroni schen Bauelementes unter Berücksichtigung des vorgeschlagenen Konzeptes ;

Figur 66 ist eine Darstellung der Bandlücke des optoelektroni schen Bauelementes nach dem vorgeschlagenen Konzept;

Figur 67A und 67B illustrieren je eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer zur Lichtemission geeigneten Halb leiterstruktur und zugehörige Querschnittsprofile der Bandlücke der Halbleiterstruktur gemäß einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts ;

Figur 68A und 68B stellen eine Draufsicht auf eine weitere

Ausgestaltung einer zur Lichtemission geeigneten Halb leiterstruktur mit zugehörigem Querschnittsprofile der Bandlü cke nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes dar;

Figur 69A und 69B sind eine Draufsicht einer dritten Ausgestal tung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts mit zugehörigem Querschnittsprofile der Bandlücke;

Figur 70A und 7 OB zeigen eine Draufsicht auf eine vierte Aus-gestaltung der Halbleiterstruktur und zugehörige Quer schnittsprofile der Bandlücke der Halbleiterstrukturen, wie sie in verschiedenen Aspekten realisiert ist;

Figur 71A bis 71C illustrieren einen Schichtaufbau und ein Ver-fahren zur Herstellung einer oder mehrere optoelektronischen

Bauelemente, insbesondere m-LEDs nach einigen Aspekten des vor gestellten Konzepts;

Figur 72 ist eine Darstellung der Bandlücke der Halbleiterstruk-tur nach dem vorgeschlagenen Konzept;

Figur 73 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines herkömmli chen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise einer LED;

Figur 74 ist einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbei-spiels eines optoelektronischen Bauelements bzw. einer m-LED mit einer Stromeinschnürung nach einigen Aspekten des vorge stellten Konzeptes;

Figur 75 stellt einen Querschnitt in Draufsicht des ersten Aus-führungsbeispiels der m-LED;

Figur 76 zeigt eine Darstellung zur Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels ;

Figur 77 illustriert einen Längsschnitt eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels einer m-LEDs mit magnetischen Elementen zur Stromeinschnürung;

Figur 78 zeigt einen Querschnitt in Draufsicht des zweiten Aus-führungsbeispiels der m-LED;

Figur 79 zeigt einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbei spiels einer m-LED mit weiteren Aspekten zur Stromeinschnürung;

Figur 80 stellt einen Querschnitt in Draufsicht des dritten Ausführungsbeispiels der m-LED dar;

Figur 81 illustriert einen Längsschnitt eines vierten Ausfüh rungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements bzw. einer m-LED nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes;

Figur 82 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung einer m-LEDs mit Stromeinschnürung;

Figur 83 stellt verschiedene Schritte eines Ausführungsbei spiels eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung einer m-LED mit einer umlaufenden Reflektorstruktur dar;

Figur 84 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Arrays aus zwei m-LED mit einer dazwischenliegenden Reflektorstruktur im Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzep tes ;

Figur 85 illustriert einen Teil des ersten Ausführungsbeispiels der m-LED nach dem vorgeschlagenen Prinzip als Draufsicht;

Figur 86 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays im Querschnitt mit einer dazwischen angeord-neten Reflektorstruktur;

Figur 87 ist eine Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der vorgeschlagenen elektrisch kontaktierten m-LED im Quer schnitt ;

Figur 88 illustriert in einem dritten Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Arrays im Querschnitt weitere Aspekte des vor geschlagenen Konzeptes;

Figur 89 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays im Querschnitt;

Figur 90 ist eine Ausführung mit mehreren vorgeschlagenen Arrays in einer Draufsicht zur Verdeutlichung weiterer Aspekte;

Figur 91 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays in einer Draufsicht;

Figur 92 bis 94 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer m-LED im Querschnitt, welche in einem vorgeschlagenen Array angeordnet ist;

Figur 95 stellt das Ausführungsbeispiel der Figuren 93 und 94 als Draufsicht dar;

Figur 96 zeigt einen Ausschnitt eines m-Displays mit mehreren m-LEDs und einer als gemeinsame Kathode ausgebildeten transpa-renten Kontaktierungsschicht in Draufsicht zur Erläuterung ei niger Aspekte;

Figur 97A und 97B illustrieren einige Pixelelemente mit m-LEDs und Kontaktierungsschicht sowie zwei Leiterbahnen nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 98A stellt einen Ausschnitt mit mehreren Pixelelementen mit m-LEDs, Leiterstrukturen für Anode und Kathode sowie m-LEDs mit Strahlformungselementen in Draufsicht dar;

Figur 98B zeigt eine weitere ergänzende Ausgestaltung der Aus führung der vorherigen Figur;

Figur 99 ist eine Ausführungsform in Draufsicht eines Aus-Schnitts eines m-Displays mit Pixelelementen mit einer Kontak tierungsschicht und Aussparungen im Bereich der m-LEDs nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes;

Figur 100A zeigt eine vertikale Schnittdarstellung durch ein Pixelelement mit einer m-LED, Leiterbahnen und Abstrahlberei chen nach Figur 99 zur Darstellung weiterer Gesichtspunkte;

Figur 100B ist eine alternative Ausgestaltung zur Beschränkung der Abstrahlbereichen einer m-LED;

Figur 101AA zeigt eine vertikale Schnittdarstellung durch ein Pixelelement mit drei m-LEDs und transparenter Deckelektrode nach einigen Aspekten;

Figur 101B zeigt eine gegenüber der vorherigen Figur um 90 Grad gedrehte vertikale Schnittdarstellung durch ein Pixelelement mit Leiterbahn gemäß einigen Aspekten des vorgestellten Konzep tes ;

Figur 101C ist ein Ausführungsbeispiel eines Pixels in verti kaler Schnittdarstellung mit einer Leiterbahn unterhalb einer stufigen Kontaktierungsschicht;

Figur 101D zeigt ein Pixel in vertikaler Schnittdarstellung mit einer Leiterbahn unterhalb einer ebenen Kontaktierungsschicht;

Figur 101E zeigt eine Ausführung mit zwei Pixelelementen in vertikaler Schnittdarstellung mit einer Leiterbahn am Trä gersubstrat ;

Figur 101F stellt ein Pixelelement in vertikaler Schnittdar stellung mit drei m-LEDs, angeordnet in Kavitäten des Trägersub strats in ebener Anordnung gemäß einigen Aspekten dar;

Figur 101G ist ein Pixel in vertikaler Schnittdarstellung mit drei m-LEDs, die in Kavitäten des Trägersubstrats mit erhöhten Zwischenraumwänden angeordnet sind;

Figur 101H stellt eine ergänzende Ausführung eines Pixels zur vorherigen Figur dar, bei der ein verbleibender Raum innerhalb der Kavität mit Konvertermaterial ausgefüllt ist.

Figur 102A bis 102C zeigen verschiedene Anordnungen von m-LEDs auf einem Trägersubstrat und Reflexionsverhalten von emittier tem Licht an Seitenwänden von Kavitäten nach einigen Aspekten des vorgestellten Prinzips;

Figur 103A illustriert eine Darstellung eines Pixels aus drei vertikalen m-LEDs mit einer umlaufenden Struktur und einer De ckelektrode nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 103B zeigt eine weitere Ausführung ähnlich der Figur 103A mit zusätzlichen Konverter und Lichtauskoppelstrukturen, die so weitere Aspekte dieser Offenbarung verwirklicht;

Figur 104 stellt eine Draufsicht der Vorrichtung der voranste-henden Figur dar;

Figur 105 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnittes eines Ar-rays mit mehreren Pixeln und einer Deckelektrode;

Figur 106 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pixels mit mehreren m-LEDs und einer transparenten Deckelektrode nach wei teren Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 107 zeigt eine Draufsicht auf die Ausgestaltung der vor-herigen Figur;

Figur 108 illustriert ein drittes Ausführungsbeispiel eines Pi xels in Querschnittsdarstellung;

Figur 109 zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der vorherigen Figur;

Figur 110 zeigt eine weitere Darstellung einer Ausführung eines Pixels nach dem vorgeschlagenen Konzept;

Figur 111 ist eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der vorherigen Figur;

Figur 112 ist ein Verfahrensablauf mit verschiedenen Schritten zur Herstellung eines Pixels nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 113 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer m-LED An ordnung mit Nanosäulen nach einigen vorgeschlagenen Aspekten in seitlicher Schnittansicht;

Figur 114 stellt das erste Ausführungsbeispiel der Anordnung der vorherigen Figur in Aufsicht dar;

Figur 115A bis 115H zeigen verschiedene Aspekte zur Herstellung der ersten Ausführung der Anordnung gemäß einigen vorgeschla genen Aspekten;

Figur 116A bis 116D illustrieren verschiedene Aspekte für ein Verfahren zur Herstellung einer zweiten Ausführung der Anord-nung gemäß einigen vorgeschlagenen Aspekten;

Figur 117A bis 117D zeigen verschiedene Schritte für ein Ver fahren gemäß einiger weiterer Aspekte zur Herstellung einer dritten Ausführung der Anordnung;

Figur 118 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Nano-Leucht-diodenanordnung mit einigen der vorgeschlagenen Aspekten;

Figuren 119A und 119B illustrieren ergänzende Ausführungsformen der Ausführung der Figur 116D, bei denen zusätzliche ergänzende Maßnahmen angeordnet sind.

Figur 120 zeigt eine Querschnittsansicht einer optoelektroni schen Einrichtung, wie zum Beispiel eine Displayanordnung, mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen optoelektronischen Vor richtungen gemäß einigen Aspekten;

Figur 121 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren opto-elektronischen Einrichtung mit einer Vielzahl von als m-LEDs ausgebildeten optoelektronischen Vorrichtungen nach dem vorge schlagenen Konzept;

Figur 122 stellt eine Querschnittsansicht für einen weiteren Vorschlag eines monolithischen Arrays mit einer Vielzahl von optoelektronischen Vorrichtungen dar;

Figur 123 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren mono lithischen Arrays mit einer Vielzahl von optoelektronischen Vorrichtungen, die als m-LEDs ausgeführt sind; und

Figur 124 illustriert basierend auf dem Beispiel der vorherge henden Struktur ein monolithisches Array mit einer lichtformen den Struktur;

Figur 125 ist eine Querschnittsansicht eines dielektrischen Re flektors ;

Figur 126 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels ei-ner optoelektronischen Vorrichtung mit einem LED-Halbleiterele-ment und einem dielektrischen Filter nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 127A und 127B sind Darstellungen eines Ausführungsbei-spiels einer optoelektronischen Vorrichtung mit einem Array aus mehreren Halbleiterelementen; und

Figur 128A bis 128C sind Darstellungen eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung mit mehre-ren m-LEDs nach einigen Aspekten;

Figur 129A und 129B zeigen jeweils eine Ausführung mit Aspekten zur magnetischen Stromeinschnürung in einem Querschnitt und in Draufsicht;

Figur 130 illustriert eine weitere Ausführung, in der zusätzlich ein Quantenwellintermixing zur Stromeinschnürung vorgenommen wurde .

Figur 131 zeigt einen vereinfachten Aufbau eines Displays mit in Reihen und Spalten angeordneten Pixelelementen;

Figur 132 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Display gemäß der vorherigen Figur mit einem Pixelelement und Subpixeln dar;

Figur 133 zeigt eine schematische vertikale Schnittdarstellung durch einen Ausschnitt eines Displays nach dem vorgeschlagenen Konzept mit einer Pixelelementtrennschicht und Subpixeltrenn elementen;

Figur 134 illustriert eine schematische vertikale Schnittdar stellung durch Pixelelemente, die in einer Schicht auf eine Backplane aufgebracht ist;

Figur 135 ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem verschiedene Konverter eingebettet einer lichtformenden Struktur vorgesehen ist ;

Figur 136 stellt einen anderen Aspekt dar, bei dem Quanten-wellintermixing verwendet wird, um eine optische Trennung zu erzeugen;

Figur 137 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Kalibrieren eines Pixelelementes mit einer Pixelelementtrennschicht und Subpi-xeltrennelementen;

Figur 138 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips, bei dem benachbarte Pixel durch eine dünne Materialbrücke verbunden sind;

Figur 139 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pi xelarrays mit zwei durch eine Materialbrücke verbundener m-LEDs dar;

Figur 140A ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 140B ist ein Diagramm zum Ausführungsbeispiel der vorhe rigen Figur, welches den Energieverlauf mit Blick auf die Ma-terialbrücke verdeutlicht;

Figur 141 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Pi xelarrays mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prin zip;

Figur 142A ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Pi xelarrays ;

Figur 142B zeigt eine Ausführungsform eines Pixelarrays mit benachbarten m-LEDs, einer Materialbrücke, bei der zusätzlich eine Auskoppelstruktur nach einigen der hier offenbarten Aspekte vorgesehen ist.

Figur 143 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Pi-xelarrays dar;

Figur 144 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Pixelarrays mit weiteren Aspekten;

Figur 145 bildet ein achtes Ausführungsbeispiel eines Pi-xelarrays ;

Figur 146 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Pi-xelarrays;

Figur 147 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Schritten für ein Verfahren zur Herstellung eines Pixelarrays nach dem vorgeschlagenen Konzept;

Figuren 148A bis 148J zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer m-LED mit einer Hal testruktur nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts;

Figuren 149A bis 149J zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer m-LED mit einer Hal testruktur nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts;

Figuren 150A bis 1501 stellen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer m-LED mit einer Hal testruktur nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts dar;

Figuren 151A bis 151J zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer m-LED mit einer Hal-testruktur nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts;

Figuren 152A und 152B stellen zwei zusätzliche Schritte dar, die in den Ausführungsformen zum Einsatz kommen können;

Figur 153A bis 153D zeigen den schematischen Ablauf eines Mass-Transfer-Printing-Verfahrens für eine Vielzahl von m-LEDs auf einem Wafer;

Figur 154 zeigt eine Trägerstruktur nach dem vorgeschlagenen Prinzip in einer Draufsicht mit 3 Aufnahmeelementen;

Figur 155A bis 155E sind insgesamt vier vertikale Schnittdar stellungen durch eine Trägerstruktur zur Aufnahme von flächigen m-LEDs dargestellt, die für den vorgeschlagenen Transfer geeig net sind;

Figur 156 zeigt ein Layout einer Trägerstruktur nach einige Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes mit flächigen m-LEDs und einer Vielzahl von Aufnahmeelementen in verschiedenen Anordnun gen;

Figur 157 stellt ein weiteres Layout einer Trägerstruktur dar, die für den vorgeschlagenen Transferprozess vorbereitet und ge eignet sind;

Figur 158A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trä gerstruktur;

Figur 158B stellt eine Alternative zu dem vorhergehenden Aus führungsbeispiel dar;

Figur 159A bis 159D sind Darstellungen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips zur Erläuterung verschiede ner Aspekte des vorgestellten Konzepts;

Figur 160 zeigt eine Darstellung einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halb leiterchips ;

Figur 161A und 161B zeigen Darstellungen eines Verfahrensbei spiels zum Aufnehmen und Ablegen von m-LEDs bzw. optoelektro nischen Halbleiterchips mittels eines zylinderfömigen Aufnah mewerkzeugs ;

Figur 162 illustriert eine Darstellung eines Aufnahmewerkzeugs mit Erhebungen zum Aufnehmen von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips ;

Figur 163 zeigt eine Ausführung eines Aufnahmewerkzeugs, die zu einer selektiven Bestrahlung von m-LEDs bzw. optoelektronischen Halbleiterchips geeignet ist;

Figur 164 illustriert eine Darstellung eines Aufnahmewerkzeugs mit einer ebenen Oberfläche zum Aufnehmen von m-LEDs bzw. opto elektronischen Halbleiterchips;

Figur 165A bis 165C zeigen Darstellungen eines Verfahrens zum Ablegen von m-LEDs; und

Figur 166A bis 166C sind verschiedene Darstellungen einiger Ausgestaltungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes durch das Aufnahmewerkzeug.

Figuren 167A und 167B zeigen Darstellungen, die Transferschritte eines herkömmlichen Verfahrens sowie des vorgeschlagenen Ver fahrens zeigen;

Figur 168 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Startstruk-tur für ein Verfahren nach einigen vorgeschlagenen Aspekten in einer Draufsicht;

Figur 169 zeigt das erste Ausführungsbeispiel gemäß Figur 168 der Startstruktur für das Verfahren in einer vergrößerten Dar-Stellung;

Figur 170 zeigt eine weitere Darstellung für eine Herstellung einer ersten Startstruktur nach einigen der vorgeschlagenen As pekten;

Figur 171 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 172 stellt das erste Ausführungsbeispiel der Startstruk-tur für ein Verfahren in einem Querschnitt dar;

Figuren. 173A bis 173E zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer ers ten Startstruktur;

Figur 174 ist eine erste Darstellung zur Wirkungsweise von An kerelementen und Freigabeelementen nach einigen vorgestellten Aspekten;

Figur 175 ist eine zweite Darstellung zur Wirkungsweise von Ankerelementen und Freigabeelementen;

Figur 176 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Startstruktur für ein Verfahren zum Transfer nach einigen vor-geschlagenen Aspekten;

Figuren 177A bis 177E zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens unter Verwendung der zweiten StartStruktur;

Figur 178A ist eine erste Darstellung zur Selektivität von Frei gabeelementen nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzep tes für einen Transfer;

Figur 178B zeigt eine zweite Darstellung zur Selektivität von Freigabeelementen;

Figuren 179A bis 179F stellen Ausführungsbeispiele der Verwen dung von Ankerelementen und Freigabeelementen zwischen Mikro-Chips und Modulbereichen dar;

Figur 180 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels ei nes vorgeschlagenen Basismoduls zur Bereitstellung von Leucht-dioden-Modulen nach einigen Gesichtspunkten des vorgeschlagenen Konzepts ;

Figur 181 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 180 auf einem Ersatzträger gemäß weiteren Aspekten;

Figur 182 illustriert das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 181 mit einem weiteren Basismodul;

Figur 183 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 182 mit getrennten Kontaktierungen der Kontakte;

Figur 184 illustriert das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 183 mit gemeinsamer Kontaktierung der ersten Kontakte;

Figur 185 zeigt eine weitere Darstellung eines Ausführungsbei spiels eines vorgeschlagenen Basismoduls zur Bereitstellung ei-nes zwei Zeilen und zwei Spalten von Basismodulen aufweisenden Leuchtdioden-Moduls nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts ;

Figur 186A bis 186D stellen vier Querschnitte zweier entgegen-gesetzt orientierter Basismodule zweier benachbarter Zeilen dar;

Figur 187 zeigt eine weitere Darstellung eines Ausführungsbei spiels eines vorgeschlagenen Basismoduls zur Bereitstellung ei-nes zwei Zeilen und drei Spalten von Basismodulen aufweisenden Leuchtdioden-Moduls ;

Figur 188A bis 188D illustrieren vier Querschnitte zweier ent gegengesetzt orientierter Basismodule zweier benachbarter Zei-len;

Figur 189 zeigt eine Draufsicht auf eine Basismodule aufweisende Matrix mit Gruppierungen zur Erläuterung weiterer Aspekte;

Figur 190 illustriert eine Draufsicht auf eine Basismodule auf-weisende Matrix mit weiteren Gruppierungen;

Figur 191 zeigt eine Draufsicht auf eine Basismodule aufweisende Matrix mit einer weiteren möglichen Gruppierung;

Figur 192 ist eine Draufsicht auf eine Basismodule aufweisende Matrix mit einer weiteren möglichen Gruppierung;

Figur 193A illustriert eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführung eines m-LED Moduls mit einer zusätzlichen photoni-sehen Struktur;

Figur 193B stellt ein Beispiel dar, wie das vorgeschlagenen m-LED Modul durch einen in dieser Anmeldung beschriebenen Trans ferstempel abgehoben werden kann;

Figur 194 zeigt mehrere Schritte eines Ausführungsbeispiels für ein vorgeschlagenes Verfahren zur Herstellung von m-LED-Modu-len;

Figur 195 illustriert eine schematische Darstellung eines wei teren Verfahrens zur Herstellung von m-LED-Modulen nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 196A sind Darstellungen zu einigen Schritten des in Figur 195 vorgestellten Verfahrens;

Figur 196B zeigt eine Darstellung zu weiteren Schritten des in Figur 195 vorgestellten Verfahrens für eine Erläuterung ver schiedener Gesichtspunkte;

Figur 196C zeigt eine Darstellung einer Anordnung einer Vielzahl von ganzflächigen Zielmatrizen;

Figur 196D illustriert beispielhaft in schematischer Darstel-lung verschiedene Kontaktoberflächen, die geeignet sind, die vorgeschlagenen m-LED Module zu kontaktieren;

Figur 196E zeigt einen Ausschnitt eines Displays mit Kontakt bereichen und einigen m-LED Modulen;

Figur 197 eine Ausführungsform für ein doppeltes Transferver fahren mit vorgeschlagenen m-LED Modulen;

Figur 198 stellt ein erstes Beispiel eines m-LED Moduls für die vertikale und horizontale Montage mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;

Figur 199 zeigt die Unterseite des ersten Beispiels;

Figur 200 zeigt eine Schnittansicht des ersten Beispiels entlang der Achse X-X in der Figur 199;

Figur 201 stellt eine weitere Ausführung eines m-LED Moduls für die vertikale und horizontale Montage mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;

Figur 202 zeigt eine schematische Seitenansicht der Figur 201;

Figur 203A bis 203C stellen verschiedene Ausgestaltungen dar, bei der ein Modul auf einem Träger gesetzt und elektrisch kon taktiert wird;

Figur 204A und 204B zeigen ein zweites Beispiel mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 205A und 205B zeigt ein drittes Beispiel mit einigen Aspekten nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 206 stellt ein Beispiel mit verschiedenen Verfahrens-schritten dar;

Figur 207 zeigt ein erstes Beispiel einer Kontaktierung in per spektivischer Darstellung;

Figur 208A und 208B zeigt zwei Top Ansichten mit einem schema tischen Verdrahtungsplan für ein Modul nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 209 stellt eine Ansicht einer Unterseite der obigen Bei-spiele dar;

Figur 210 zeigt ein Beispiel eines strukturierten Membranwafers während des Herstellungsprozesses eines Moduls nach dem vorge schlagenen Prinzip;

Figur 211A ist eine Draufsicht auf die für einen Pixel bereit gestellten Kontakte eines Substrats in unbestücktem Zustand nach einem Aspekt des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 211B zeigt eine Draufsicht auf die für den Pixel bereit gestellten Kontakte des Substrats von Figur 206A nach einer ersten Bestückung mit m-LEDs;

Figur 211C stellt eine Draufsicht auf die für den Pixel bereit-gestellten Kontakte des Substrats von Figur 206A nach einer zweiten Bestückung mit m-LEDs dar;

Figur 212A illustriert eine Draufsicht auf die für einen Pixel bereitgestellten Kontakte eines weiteren Substrats in unbe-stücktem Zustand;

Figur 212B ist eine Draufsicht auf die für den Pixel bereitge stellten Kontakte des Substrats von Figur 207A nach einer ersten Bestückung dar;

Figur 212C zeigt eine Draufsicht auf die für den Pixel bereit gestellten Kontakte des Substrats von Figur 207A nach einer zweiten Bestückung;

Figur 213A zeigt eine Draufsicht auf die für einen Pixel be-reitgestellten Kontakte noch eines weiteren Substrats in unbe-stücktem Zustand zur Erläuterung weiterer Aspekte des vorge schlagenen Konzepts;

Figur 213B stellt eine Draufsicht auf die für den Pixel bereit-gestellten Kontakte des Substrats von Figur 208A nach einer ersten Bestückung dar; und

Figur 213C ist eine Draufsicht auf die für den Pixel bereitge stellten Kontakte des Substrats von Figur 208A nach einer zwei-ten Bestückung;

Figur 214 stellt ein m-LED Pixel dar, bei dem die Lichtemission durch speziell geformtes Reflektormaterial bereits gerichtet erfolgt

Figur 215 stellt ein optisches Pixelelement mit einem kugelför migen Reflektorelement und einer Ansteuerelektronik dar gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 216 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Pixelelements mit einem als Schicht ausgeführten Reflektorelement und einer Passivierungsschicht gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts ;

Figur 217 zeigt eine dritte Ausführung eines Pixelelements mit lichtabsorbierenden Beschichtungen auf einer Displayseite und einer Bestückungsseite des Trägersubstrats gemäß einigen Aspek ten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 218 bildet ein Pixelelement mit einer aufgerauten Dis playseite des Trägersubstrats;

Figur 219A und 219B sind Ausgestaltungen nach einigen hier of-fenbarten Aspekten mit lichtabsorbierenden Schichten zum Mini mieren von Crosstalk sowie einem Farbfilterelement an der Dis playseite des Trägersubstrats;

Figur 220A und 220B zeigen beispielhafte Ausführungen eines Pixelelements mit einer IGZO- oder LTPS-basierten Ansteuer elektronik an der Bestückungsseite des Trägersubstrats sowie optionalen Diffusorschicht nach einigen Aspekten des vorge schlagenen Konzepts;

Figur 221 zeigt in Querschnitt und Draufsicht einer Pixelzelle mit drei m-LEDs unterschiedlicher Farbe und einem Reflektorel ement ;

Figur 222 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Pixelelementes gemäß den vorherigen Ausführungen;

Figur 223A zeigt auf der linken Seite eine Querschnittsansicht einer exemplarischen m-LED und auf der rechten Seite eine per spektivische Ansicht der optoelektronischen Vorrichtung mit ei-ner photonischen Struktur;

Figur 223B stellt eine Querschnittsansicht einer weiteren m-LED mit photonischer Struktur nach einigen vorgeschlagenen Aspekten dar;

Figur 223C zeigt auf der linken Seite eine detailliertere Quer schnittsansicht einer anderen optoelektronischen Vorrichtung und auf der rechten Seite eine schematischere Querschnittsan sicht der optoelektronischen Vorrichtung;

Figur 223D ist eine Querschnittsdarstellung einer m-LED mit planarer Oberfläche und photonischer Struktur;

Figur 223E zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer m-LED mit photonischer Struktur in Querschnittsdarstellung;

Figur 223F illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer m-LED mit photonischer Struktur in Querschnittsdarstellung ge mäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 224 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zu Herstellung einer der in Figur 223D bis 223E dargestellten Strukturen;

Figur 225 illustriert eine Draufsicht und Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements mit einer m-LED und einem Kon verterelement gemäß einigen Aspekten zur gleichzeitigen Licht formung und Lichtkonvertierung;

Figur 226 zeigt ein Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement in einer weiteren Ausführung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes;

Figur 227 ist eine Draufsicht und Schnittansicht eines weiteren Bauelements ;

Figur 228 zeigt einen Querschnitt durch ein Bauelement mit einer m-LED und einem Konverterelement nach einigen Aspekten zur Lichtformung und Lichtkonvertierung;

Figur 229A und 229B zeigen ein m-Display mit mehreren licht emittierenden Einheiten und einer photonischen Struktur in ei ner Draufsicht und Querschnitt nach einigen Aspekten des vor gestellten Konzepts;

Figur 230A und 230B stellen eine zweite Ausgestaltung eines m-Displays mit einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und Querschnitt dar nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzeptes ;

Figur 231A und 231B zeigen eine dritte Ausgestaltung eines m-Displays mit mehreren m-LEDs einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts;

Figur 232A und 232B sind Teil einer vierten Ausgestaltung eines m-Displays mit einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts ;

Figur 233A und 233B zeigen eine fünfte Ausgestaltung eines m-Displays mit einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts ;

Figur 234A und 234B illustrieren eine sechste Ausgestaltung eines m-Displays mit einer photonischen Struktur in einer Drauf sicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestell ten Konzepts;

Figur 235A und 235B zeigen eine siebte Ausgestaltung eines m-Displays mit einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestellten Konzepts ;

Figur 236A und 236B illustrieren eine achte Ausgestaltung eines m-Displays einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt;

Figur 237A und 237B zeigen eine neunte Ausgestaltung eines m-Displays einer photonischen Struktur in einer Draufsicht und als Querschnitt nach einigen Aspekten des vorgestellten Kon zepts ;

Figur 238 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Vari ante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 239 zeigt eine Anordnung eines optoelektronisches Bauele ment mit einer Emittereinheit, die eine Lichtaustrittsfläche aufweist, auf der ein Polarisationselement mit einer dreidimen sionalen photonischen Struktur aufgebracht ist;

Figur 240 illustriert eine Darstellung einer dreidimensionalen photonischen Struktur mit einer Vielzahl von spiralförmigen Strukturelementen;

Figur 241 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines opto elektronischen Bauelement mit einer Emittereinheit und einem Polarisationselement mit einer dreidimensionalen photonischen Struktur;

Figur 242 zeigt eine optoelektronisches Bauelement mit einer Emittereinheit und einer dreidimensionalen photonischen Struk tur, in die Konvertermaterial verfüllt ist;

Figur 243 illustriert eine perspektivische Ansicht einer ersten Variante einer Anordnung mit einer Emittereinheit, die eine photonische Struktur zur Erzeugung eines bestimmten Fernfeldes aufweist ;

Figur 244 zeigt eine geschnittene Ansicht einer zweiten Variante einer Anordnung mit einer Emittereinheit zur Verdeutlichung weiterer Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 245 zeigt eine Anordnung einer Vielzahl von Anordnungen nach den beiden voranstehenden Figuren;

Figur 246 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Va riante einer Anordnung mit einer Emittereinheit, die eine pho-tonische Struktur zur Erzeugung eines definierten Fernfeldes aufweist;

Figur 247 illustriert ein Blockdiagramm eines Oberflächentopo graphie-Erkennungssystems mit einer Anordnung nach einer der voranstehenden Figuren;

Figur 248 ist ein Beispiel einer Brille für erweiterte Reali tätsfunktionalität, die ein m-Display benutzt, um verschiedene Aspekte und Grundprinzipien zu illustrieren;

Figur 249 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtfüh rungskonzeptes einer gekrümmten Lichtfläche nach einigen Aspek ten des vorgeschlagenen Konzeptes;

Figur 250 zeigt eine vergrößerte Teilansicht für das Ausfüh rungsbeispiel des Lichtführungskonzepts mit separaten m-LEDs auf einem nicht-planaren IC-Substrat;

Figur 251 stelle eine dritte Ausführung einer Lichtführung mit einem monolithischen pixelierten Chip nach weiteren Gesichts punkten dar;

Figur 252 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Lichtfüh rung mit einigen Aspekten;

Figur 253 ist eine Weitergestaltung einer der obigen Ausgestal tungen gemäß einigen Aspekten des vorgestellten Konzeptes;

Figur 254 ist eine weitere Ausführung des Beispiels der Figur 250, mit zusätzlichen lichtformenden Strukturen;

Figur 255 ist eine Ergänzung zur Ausgestaltung der Figur 253, wobei hier im Strahlengang eine photonische Struktur angeordnet ist ;

Figur 256 zeigt eine weitere Ausgestaltung basierend auf dem Beispiel zur Figur 252;

Figur 257A zeigt eine weitere Ausgestaltung basierend auf dem Beispiel zur Figur 252;

Figur 257B stellt eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung eines stufenförmigen Substrats dar;

Figur 258 ist eine Ausführungsform mit einer reflektierenden umlaufenden Struktur um den Optochip;

Figur 259 kombiniert Nanorods auf seiner gekrümmten Fläche eines Substrates angeordnet mit Ansteuerung;

Figur 260A zeigt eine Matrix mit RGB-Pixeln, welche einen hohen Füllfaktor aufweist;

Figur 260B ist eine schematische Darstellung der Strahlführung in einer konventionellen Projektionseinheit;

Figur 261 zeigt eine Ausgestaltung einer ausgeführten Matrix mit RGB-Pixeln, die einen kleinen Füllfaktor aufweist gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figuren 262A und B zeigen eine Draufsicht und eine Querschnitts darstellung einer kombinierten Ausgestaltung mit Merkmalen der Ausführungsbeispiele der Figuren 261 und 103A;

Figuren 263A und B stellen Draufsichten auf weitere Ausführungen einer Matrix mit RGB-Pixeln dar, die durch m-LED Anordnungen nach einigen der in hier vorgestellten Konzepten realisiert sind;

Figur 264 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer ausge führten Matrix mit RGB-Pixeln, die einen kleinen Füllfaktor aufweist gemäß einigen Aspekten;

Figur 265 illustriert eine Draufsicht auf eine ausführungsform einer Matrix mit einer darauf angeordneten lichtformenden Struk tur;

Figur 266 zeigt eine schematische Darstellung einer Projekti onseinheit nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 267 zeigt als schematische Darstellung die Erzeugung eines Zwischenbilds durch die Projektionseinheit der vorherigen Fi gur;

Figur 268 zeigt chromatische Phasenfunktion der Kollimationsop tik von Figur 266;

Figur 269 stellt eine Metalinse der Kollimationsoptik nach ei nigen Ausführungen des vorgeschlagenen Konzepts dar;

Figur 270 zeigt eine schematische Seitenansicht eines monoli thischen Arrays mit mehreren integrierten m-LEDs zur Erläute rung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 271 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine Strahlführung nach einigen Gesichtspunkten des vorgestellten Konzepts, welche das unterschiedliche räumliche Auflösungsver mögen des Auges berücksichtigt;

Figur 272 sind schematische Darstellungen für eine Strahlfüh rungseinrichtung in der Anordnung der vorherigen Figur;

Figur 273 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anord-nung für eine Strahlführung zur Erläuterung weiterer Aspekte des vorgestellten Konzepts dar;

Figur 274 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung für eine das unterschiedliche Auflösungsvermögen des menschli-chen Auges berücksichtigende Strahlführung;

Figur 275 zeigt eine Darstellung eines m-Displays für die in Figur 273 illustrierte Anwendung dar;

Figur 276A illustriert verschiedene Möglichkeiten eines m-dis-plays zur Erzeugung von Licht in einer Strahlführungseinrich tung nach dem vorgeschlagenen Konzept

Figur 276B ist eine weitere Möglichkeit, eine Strahlführungs-einrichtung mit einer Ausgestaltung eines m-Displays zu verbin den;

Figur 276C stellt einen chromatischen Würfel dar, wie er in einigen Anwendungen einsetzbar ist und bei dem die lichtemit-tierenden Flächen mit den hier offenbarten Ausführungen von m-Displays gebildet werden können;

Figur 277A und 277B zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Strahlsystemen, die einer Abbildungsoptik der Vorrichtung von Figur 272, 273 oder 274 vorgeordnet, nachgeordnet oder in die Abbildungsoptik integriert sein können;

Figur 278 zeigt eine Prinzipienskizze für ein erstes Ausfüh-rungsbeispiel eines Lichtfelddisplays gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 279 illustrieren das Zusammensetzen des ersten Raster teilbilds und des zweiten Rasterteilbilds zu einem auf die Netz-haut projizierten Rasterbild;

Figur 280 zeigt zweite Pixelbilder mit Sechseckkontur;

Figur 281A bis 281B stellen eine Verstelloptik mit einem schalt-baren Bragg-Gitter gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts dar;

Figur 282 ist eine Ansicht einer Verstelloptik mit einer Alva-rez-Linsenanordnung, die für ein Lichtfelddisplay nach dem vor-geschlagenen Prinzip geeignet ist;

Figur 283 zeigt eine Verstelloptik mit einer Moire-Linsenano-rdnung die für ein Lichtfelddisplay nach dem vorgeschlagenen Prinzip geeignet ist;

Figur 284 zeigt eine Ausgestaltung einer dynamischen Augenbe wegungsdetektionseinrichtung und eine Regelungseinrichtung für die Verstelloptik eines Lichtfelddisplays nach dem vorgeschla genen Konzept dar;

Figur 285 zeigt mehrere Beispiele eines eindimensionalen Pi-xelarrays nach einigen Aspekten eines weiteren Konzeptes;

Figur 286 ist ein Beispiel zur Verdeutlichung der Rotation der Pixelzeile gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 287 zeigt eine weitere Ausführung eines Pixelarrays zur Verdeutlichung eines neuen Lichterzeugungs- und Führungskonzep tes ;

Figur 288 illustriert eine Ausführung einer Pixelmatrix mit zwei Pixelarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 289 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines Pixelarrays mit mehreren Zeilen verschiedener Farben zur Verdeutlichung eines neuen Lichterzeugungs- und Führungskonzeptes;

Figur 290 stellt eine weitere Ausführung eines Pixelarrays mit Zeilen für die verschiedenen Farben nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;

Figuren 291A und 291B zeigen einen Querschnitt der Pixelzeile der Figur 290 mit einer photonischen Struktur auf einem Substrat sowie eine Draufsicht hiervon;

Figuren 291C und 291D stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pixelzeile dar, welches mit redundanten m-LEDs ausgeführt ist ;

Figuren 292A und 292B zeigen Beispiele für Ausführungen eines Pixelarrays mit mehreren Subpixeln verschiedener Größe und Häu figkeit nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 293 zeigt eine weitere Ausführung einer Pixelmatrix, bei der drei Zeilen mit Pixeln unterschiedlicher Farbe zueinander versetzt angeordnet sind;

Figur 294 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems zur Erzeugung eines Bildes nach einigen Aspekten des vorge schlagenen Konzepts eines eindimensionalen Pixelarrays;

Figur 295A illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Dual-Gate Transistors in einem Querschnitt;

Figur 295B zeigt zwei Draufsichten auf den Dual-Gate Transistor;

Figur 295C illustriert eine Darstellung zur Abhängigkeit einer Schwellenwertspannung von einer Top-Gate-Spannung;

Figur 296 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ansteuer-Schaltung für eine m-LED mit einigen Aspekten nach dem vorge stellten Konzept;

Figur 297 bildet ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ansteu erschaltung für eine m-LED mit weiteren Aspekten;

Figur 298 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ansteuer schaltung für eine m-LED nach einigen Aspekten nach dem vorge schlagenen Konzept;

Figur 299 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ansteu erschaltung für eine m-LED mit weiteren Aspekten;

Figur 300 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung für eine m-LED nach einigen Aspekten des vor-geschlagenen Konzepts;

Figur 301 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in Ergänzung zur voranstehenden Figur;

Figur 302 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Ansteu erschaltung für eine m-LED nach einigen Aspekten;

Figur 303 zeigt einen Schaltkreisdiagram einer SRAM 6 T Zelle zur Verdeutlichung einer Aspekte;

Figur 304 stellt schaltungstechnisch eine Ausführung einer Trei berschaltung zur Verdeutlichung einiger Aspekte dar;

Figur 305 ist eine schematische Darstellung eines Displays mit digitalen Elementen und dem Pixelarray nach einigen der vorge schlagenen Aspekten;

Figur 306 zeigt eine Schaltung zur Verdeutlichung des Taktver laufs für dunkle Pixel;

Figur 307 ist eine Darstellung eines globalen Bias für den Pixelstrom nach einigen Aspekten;

Figur 308 zeigt ein Signal-Zeitdiagram mit einigen Signalen nach der Ausführungsform der Figur 305;

Figur 309 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Treiber schaltung mit einem reduzierten Platzverbrauch;

Figur 310 stellt Ausführungen einer weiteren Treiberschaltung dar, die ebenfalls einen reduzierten Platzverbrauch aufweist;

Figur 311A zeigt eine schematische Darstellung einer Treiber schaltung für zwei m-LEDs zur Erläuterung einiger Aspekte der dimmbaren Ansteuerung nach einigen Aspekten;

Figur 311B zeigt eine Ausgestaltung der dimmbaren Ansteuerung mit einem m-LED Modul der Ausgestaltung der Figur 184;

Figur 312 ist ein Diagramm des durch die LED fließenden LED-Stroms in Abhängigkeit unterschiedlichen Kondensatorspannungen;

Figur 313 zeigt eine schematische Darstellung der Helligkeit einer Leuchteinheit mit LED bei Ansteuerung mit einem ver-gleichsweise hohen ersten Spannungssignal;

Figur 314 ist eine weitere schematische Darstellung der Hellig keit einer Leuchteinheit mit LED bei Ansteuerung mit einem ver gleichsweise niedrigen ersten Spannungssignal;

Figur 315 ist ein Diagramm, welches die mittlere Lichtleistung einer Leuchteinheit mit LED in Abhängigkeit der für die Konden satorspannung gewählten Spannung gemäß einigen Aspekten des hier vorgestellten Konzepts darstellt;

Figur 316 zeigt ein Blockschaltbild über die wesentlichen Bau gruppen einer PWM-Versorgungschaltung für m-LEDs;

Figur 317 ist ein Ausführungsbeispiel einer PWM-Versorgungs-schaltung für m-LED nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 318 zeigt die Ausführung der Figur 317 in einem Betriebs zustand mit zusätzlichen Informationen zum Signalfluss;

Figur 319 zeigt zwei Prinzipdarstellungen zweier einfacher Schaltervorrichtungen;

Figur 320 illustriert ein Signal-Zeit Diagramm der vorgeschla genen Ausführungsform mit den in Figur 317 gezeigten Signal punkten;

Figur 321 zeigt eine illustrative Ausführung einer analogen rampenbasierten Steuerschaltung, die geeignet ist, dass Ein/Aus Verhältnis für lichtemittierende Vorrichtungen in einem m-LED Display zu steuern;

Figur 322 illustriert ein Signal Zeit Diagramm mit verschiedenen Signalen des Konzepts nach Figur 321;

Figur 323 zeigt eine schaltungstechnische Darstellung einer Pi xelzelle mit redundanten m-LEDs und Schmelzsicherungen zur Tren nung einer m-LED;

Figur 324 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltung mit redundanten m-LEDs, bei der ein Defekt einer m-LED kompen siert werden kann;

Figur 325 illustriert ein drittes Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit redundanten m-LEDs nach einigen Aspekten des vor gestellten Konzeptes;

Figur 326 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit redundanten m-LEDs, bei der eine defekte m-LED ersetzbar ist;

Figur 327 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit redundanten m-LEDs;

Figur 328 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit redundanten m-LEDs, bei der ein Defekt einer m-LED kompen siert wird;

Figur 329 zeigt eine Ausgestaltung eines Verfahrens zum Testen und konfigurieren einer Pixelzelle, die mit einer der oben vor gestellten Schaltungen angesteuert wird;

Figur 330 illustriert eine Schaltung zur Ansteuerung und Testen von m-LEDs nach Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes einer Schlitzantenne nach dem in dieser Anmeldung offenbarten Prin zip;

Figur 331 ist eine Ausgestaltung einer Ansteuerung mit einem anderen m-LED Konzept nach einigen Aspekten;

Figur 332 stellt eine weitere Ausgestaltung einer Ansteuerung mit einem hier vorgestellten m-LED Konzept dar;

Figur 333 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Displayeinrich-tung aus einem monolithischen Pixelarray mit einem monolithi schen IC in Querschnittsdarstellung gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts;

Figur 334 zeigt das vorangegangene Ausführungsbeispiel der vor-geschlagenen Displayeinrichtung in Querschnittsdarstellung mit einem skizzierten möglichen Lichtpfad;

Figur 335 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel der vor geschlagenen Displayeinrichtung mit monolithischen Pixelarray und IC in Querschnittsdarstellung;

Figur 336 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorgeschla genen Displayeinrichtung in Querschnittsdarstellung nach wei teren Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;

Figur 337 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorgeschla genen Displayeinrichtung in Querschnittsdarstellung mit zusätz lichen Maßnahmen zur Lichtführung;

Figur 338A und 338B zeigen zwei alternative Ausgestaltungen zur Verbesserung der Lokalisierung von Ladungsträgern in einer der vorgeschlagenen Displayeinrichtung mit weiteren Aspekten aus dieser Offenbarung;

Figur 339A illustriert einen Schaltplan für eine Steuerschal tung von einer oder mehreren LEDs, wobei die Anforderungen an Geometrie und Größe berücksichtigt sind;

Figur 339B zeigt eine alternative Ausführung einer schematischen Darstellung einer Treiberschaltung für mehrere m-LEDs, wobei die Anforderungen an die Geometrie und Größe berücksichtigt sind;

Figur 339C zeigt eine Ausführung einer Komparatorschaltung, wie sie beispielsweise in einem Komparator anstatt eines OR-Gatter wie in Figur 339A eingesetzt verwendbar ist;

Figur 339D stellt ein Zeitdiagramm für die verschiedenen Zäh lerworte ID bis 3D und die Speicherregister dar, wie sie für die Erzeugung des Ausgangsignals verwendet werden;

Figur 340A zeigt eine Schnittansicht einer m-LED Anzeigenano rdnung;

Figur 340B stellt verschiedene Beispiele dar für eine Verbindung der verschiedenen Abschnitte nach der Ausführung der Figuren 339A und 340A;

Figur 341 zeigt ein Beispiel eines invertierten Transistors versetzter Bauart, der amorphes Silizium zur Verwendung in dem Analogteil eines m-LED Treibers benutzt;

Figur 342 illustriert einige Beispiele von Polysilicium Tran sistoren, geeignet für eine m-LED Treiberschaltung;

Figur 343 zeigt einen Schaltplan einer m-LED oder LED Anzeige;

Figur 344 zeigt einen Schaltplan einer m-LED Anzeige, die in verschiedene Untermatrizen segmentiert ist;

Figur 345 illustriert einen konventionellen Ansatz für eine Treiberschaltung für eine LED in einem Pixel einer Anzeige;

Figur 346 illustriert eine Ausführung eines konventionellen Spaltentreibers, der geeignet ist, in einem Display verwendet zu werden;

Figur 347 zeigt eine Ausführung eines konventionellen Zeilen treibers, der geeignet ist, in einem Display verwendet zu wer den;

Figur 348 ist eine Ausgestaltung eines Halbleiterschichtensta-pels mit Quantenwellstruktur;

Figur 349 ist eine schematische Darstellung der Rückseite eines Kraftfahrzeugs mit zwei Heckleuchten und einer hochgesetzten Bremsleuchte ;

Figur 350 zeigt eine schematische Draufsicht auf unterschied liche Bereiche der in Figur 319 abgebildeten linken Heckleuchte;

Figur 351 stellt einen schematischen Querschnitt durch die linke Heckleuchte und die Fahrzeugkarosserie dar;

Figur 352 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein m-LED-Array der hochgesetzten Bremsleuchte;

Figur 353 zeigt einen Querschnitt durch die Heckfensterscheibe des Kraftfahrzeugs und die hochgesetzte Bremsleuchte in sche matischer Darstellung mit vertikaler Querschnittsebene;

Figur 354 ist einen Querschnitt durch die Heckfensterscheibe des Kraftfahrzeugs und die hochgesetzte Bremsleuchte in sche matischer Darstellung mit horizontaler Querschnittsebene;

Figur 355 ist eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Display an der Außenseite der Fahrzeugkarosserie in schemati-scher Darstellung;

Figur 356 zeigt eine Draufsicht auf ein m-LED-Array des in Figur 325 abgebildeten Displays in schematischer Darstellung;

Figur 357 ist einen Querschnitt durch die Fahrzeugkarosserie und das Display gemäß den Figuren 325 und 326 in schematischer Darstellung mit vertikal verlaufender Querschnittsebene;

Figur 358 zeigt eine Innenansicht eines Fahrzeugs mit einem Dachhimmel ;

Figur 359 stellt eine Innenansicht eines Fahrzeugs mit einer Mittelkonsole dar;

Figur 360 ist eine Innenansicht eines Fahrzeugs aus der Per-spektive eines Fahrzeugführers mit einem Display in der A-Säule des Fahrzeugs;

Figur 361 zeigt eine Innenansicht eines Fahrzeugs aus der Per spektive eines Fahrzeugführers mit einer A-Säule, auf der die Ausgabeeinrichtung integriert ist;

Figur 362 zeigt eine Innenansicht eines Fahrzeugs mit einem Statusdisplay, das innerhalb einer Fahrzeugtür angeordnet ist;

Figuren 363 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrich tung in Querschnittsansicht, beispielsweise zur Verwendung in einer großflächigeren Anzeige oder auch auf einer gekrümmten Fläche nach einigen vorgeschlagenen Aspekten;

Figuren 364A und 364B sind Ausführungsbeispiele eines Anzei gesegments in verschiedenen Ansichten;

Figuren 365 bis 370 stellen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Anzeigevorrichtung gemäß verschiedener Aspekte des vor-geschlagenen Konzepts in Querschnittsansicht dar;

Figuren 371A bis 371K zeigen Ausführungsbeispiele eines Anzei gesegments in verschiedenen Ansichten, wie sie in Ausführungen der vorgeschlagenen Anzeigevorrichtung realisierbar sind;

Figuren 372A und 372B illustrieren Ausführungsbeispiele eines Trägers in Draufsicht;

Figuren 373A bis 373D sind verschiedene Positionen in einem Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung;

Detaillierte Beschreibung

Erweiterte Realität wird meistens durch eine dedizierte Anzeige erzeugt, deren Bild mit der Realität überlagert ist. Solch eine Anzeige kann direkt in der Sichtlinie des Benutzers platziert werden, d.h. direkt davor. Alternativ können optische Strahl führungselemente benutzt werden, um das Licht von einem Display zu dem Auge des Benutzers zu führen.

In beiden Fällen kann das Display implementiert und Teil der Brille oder anderer visuell verstärkender von dem Nutzer trag barer Vorrichtungen sein. Google 's™ Brille ist ein Beispiel für solch eine visuell verstärkende Vorrichtung, die dem Nutzer erlaubt, bestimmte Information über Objekte der realen Welt zu überlagern. Für die Google™ Brille wurde die Information in einem vor einem der Brillengläser platzierten kleinen Bildschirm angezeigt. In dieser Hinsicht ist der Erscheinung einer solchen zusätzlichen Vorrichtung eine Schlüsselcharakteristik der Brille, wobei technische Funktionalität mit einem Designaspekt beim Tragen von Brillen kombiniert ist. Mittlerweile verlangen Benutzer aber Brillen ohne derartige sperrige oder leicht zu beschädigende Vorrichtungen, um erweiterte Realitätsfunktiona lität bereit zu stellen. Eine Idee besteht daher darin, dass die Brillen selbst zum Display werden oder zumindest zu einem Bildschirm, auf oder in den die Information projiziert wird.

In derartigen Fällen ist das Gesichtsfeld für den Benutzer auf die Dimension der Brille beschränkt. Dementsprechend ist die Fläche, auf die erweiterte Realitätsfunktionalität projiziert werden kann, etwa die Größe eines Brillenglases. Hierbei können die gleichen, aber auch verschiedene Informationen an, in oder auf die beiden Gläser einer Brille projiziert werden.

Davon abgesehen soll das Bild, das der Benutzer erlebt, wenn er eine Brille mit erweiterter Realitätsfunktionalität trägt, eine Auflösung haben, die einen nahtlosen Eindruck beim Benutzer hervorruft, so dass der Benutzer die erweiterte Realität nicht als ein gepixeltes Objekt oder als ein Element mit niedriger Auflösung wahrnimmt. Gerade schräge Kanten, Pfeile oder ähnli che Elemente zeigen einen für den Benutzer störenden treppen-förmigen Verlauf bei kleinen Auflösungen.

Um den gewünschten Eindruck zu erreichen, werden zwei Anzeigen parameter als wichtig angesehen, die bei einer vorgegebenen oder bekannten menschlichen Sehkraft einen Einfluss auf den Sehein-druck. Einer ist die Pixelgröße selbst, das heißt die geomet rische Form und Dimension eines einzelnen Pixels oder die Fläche von 3 Subpixeln, die das Pixel darstellen. Der zweite Parameter ist der Pixelabstand, das heißt die Distanz zwischen zwei be nachbarten Pixeln oder gegebenenfalls auch Subpixeln. Manchmal ist der Pixelabstand auch als Pixelzwischenraum bezeichnet. Ein größerer Pixelabstand kann von einem Benutzer erkannt werden und wird als Lücke zwischen den Pixeln wahrgenommen und bewirkt in einigen Fällen den sogenannten Fliegengittereffekt. Die Lü cke sollte daher einen bestimmten Grenzwert nicht überschrei-ten.

Die maximale Winkelauflösung des menschlichen Auges ist typi scherweise zwischen 0.02 und 0.03 Winkelgrad, was grob 1.2 bis 1.8 Bogenminuten pro Linienpaar entspricht. Daraus ergibt sich ein Pixelzwischenraum von 0.6-0.9 Bogenminuten. Einige gegen wärtige Displays von Mobiltelefonen habe etwa 400 Pixels/Inch, was zu einem Sichtwinkel von näherungsweise 2.9° bei einem Ab stand von 25 cm vom Auge eines Benutzers oder näherungsweise 70 Pixels/0 Sichtwinkel und cm führt. Die Distanz zwischen zwei Pixeln in solchen Anzeigen sind daher im Bereich der maximalen Winkelauflösung. Weiterhin ist die Pixelgröße selbst etwa 56pm.

Figur 1A illustriert den Pixelabstand, das heißt die Distanz zwischen zwei benachbarten Pixeln in Abhängigkeit des Sichtfel des in Winkelgrad. In dieser Hinsicht ist das Sichtfeld die Verlängerung der beobachtbaren Welt, die zu einem gegebenen Moment gesehen wird. Denn menschliche Sicht ist definiert als die Anzahl von Graden des Sichtwinkels während stabiler Fixie-rung des Auges.

Insbesondere haben Menschen einen vorwärts gerichteten horizon talen Bogen ihres Sichtfeldes für beide Augen von geringfügig über 210°, der vertikale Bogen ihres Sichtfeldes ist bei Men-sehen um 135°. Jedoch ist der Bereich der visuellen Fähigkeiten nicht einheitlich über das Sichtfeld und kann von Menschen zu Menschen variieren.

Die beidäugige Sicht von Menschen überdeckt näherungsweise 114° horizontal (periphere Sicht), und etwa 90° vertikal. Die übrigen Grade auf beiden Seiten haben keinen binokularen Bereich können aber als Teil des Sichtfeldes angesehen werden.

Weiterhin kann Farbsicht und die Fähigkeit Formen und Bewegung wahrzunehmen das horizontale und vertikale Sichtfeld weiter be schränken. Die für das Farbsehen zuständige Stäbchen und Zapfen sind nicht gleichmäßig verteilt.

Dieser Gesichtspunkt ist in den Figuren 1B bis ID näher darge-stellt. Im Bereich des zentralen Sehens, also direkt vor dem Auge, so wie es für Augmented Reality Anwendungen und teilweise auch im Automotive Bereich gefordert wird, ist die Empfindlich keit des Auges sowohl hinsichtlich der Ortsauflösung als auch für die Farbwahrnehmung sehr hoch.

Figur 1B zeigt die räumliche Dichte von Stäbchen („rods") und Zapfen („cones") pro mm2 in Winkelabhängigkeit von der Fovea. Figur IC beschreibt die Farbempfindlichkeit der Zapfen und Stäb chen in Abhängigkeit der Wellenlänge. Im zentralen Bereich der Fovea überwiegt durch die erhöhte Zapfendichte (L, S und M) das bessere Farbsehen. Im Abstand von ca. 25° um die Fovea herum beginnt die Sensitivität nachzulassen und die dichte der Seh zellen wird geringer. Zum Rand hin wird zwar die Empfindlichkeit des Farbsehens geringer, gleichzeitig bleibt aber das Kontrast-sehen mittels der Stäbchen über einen größeren Winkelbereich vorhanden. Insgesamt bildet sich für das Auge eher ein radial symmetrisches Sehmuster als ein kartesisches Sehmuster heraus. Eine hohe Auflösung für alle Grundfarben ist somit vor allem im Zentrum erforderlich. Am Rand kann es genügen, mit einem auf die spektrale Empfindlichkeit der Stäbchen angepassten Emitter (max. Empfindlichkeit bei 498 nm, siehe Figur ID und die Emp findlichkeit des Auges) zu arbeiten.

Figur IC zeigt die unterschiedliche Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Auges anhand eines Schaubilds der Winkelauflösung A relativ zur Winkelabweichung oc von der optischen Achse des Auges. Ersichtlich ist, dass die höchste Winkelauflösung A in einem Intervall der Winkelabweichung oc von +/- 2,5° vorliegt, in dem die Fovea centralis 7 mit einem Durchmesser von 1,5 mm auf der Netzhaut 19 angeordnet ist. Zusätzlich ist die Lage des blinden Flecks 22 auf der Netzhaut 19 skizziert, der im Bereich der Sehnervenpapille 23 entsteht, die eine Lage mit einer Win kelabweichung oc von etwa 15° aufweist.

Das Auge gleicht diese nicht konstante Dichte und auch den sogenannten blinden Fleck durch kleine Bewegungen des Auges aus. Derartigen Änderungen der Blickrichtung oder des Fokus kann durch eine geeignete Optik und Tracking des Auges begegnet wer-den .

Des Weiteren ist auch mit Brillen das Sichtfeld weiter einge schränkt und zum Beispiel näherungsweise im Bereich von 80° für jedes Glas sein.

Der Pixelabstand in Figur 1A auf der Y-Achse ist in den pm angegeben und definiert die Distanz zwischen zwei benachbarten Pixeln. Die verschiedenen Kurven CI bis C7 definieren die dia gonale Dimension eines entsprechenden Displays von einer Größe von 5 mm bis näherungsweise 35 mm. Zum Beispiel korrespondiert Kurve CI zu einem Display mit der diagonalen Größe von 5 mm, d.h. eine Seitenlänge von etwa 2.25 mm. Für ein Sichtfeld von näherungsweise 80° ist der Pixelabstand einer Anzeige, die 5mm diagonal Größe hat, im Bereich von 1 pm. Für größere Anzeigen wie für Kurve C7 und 35 mm diagonaler Größe kann das gleiche Sichtfeld mit einem Pixelabstand von näherungsweise 5 pm imple mentiert werden.

Nichtsdestotrotz illustrieren die Kurven in Figur 1A, dass für größere Sichtfelder, die für erweiterte Realitätsanwendungen bevorzugt sind, sehr hohe Pixeldichten mit geringem Pixelabstand erforderlich sind sofern der bekannte Fliegengittereffekt ver mieden werden soll. Man kann nun die Größe des Pixels für eine gegebene Anzahl von Pixeln, ein gegebenes Sichtfeld und eine gegebene diagonale Größe einer p-Displays berechnen.

Gleichung 1 zeigt die Beziehung zwischen Dimension D eines Pi xels, Pixelabstand pp, Anzahl N der Pixel und der Kantenlänge d der Anzeige. Die Distanz r zwischen zwei benachbarten Pixeln berechnet von ihren entsprechenden Mitten ist gegeben durch r = d/2 + pp + d/2.

D = d/N - pp (1)

N = d/ (D+pp)

Unter der Annahme, dass das Display (z.B. Brille) eine Distanz von 2,54 cm (1 Inch) vom Auge hat, ist die Distanz r zwischen zwei benachbarten Pixeln für eine Winkelauflösung von 1 Bogen minute wie oben grob abgeschätzt wurde gegeben durch

r = tan(l/60°) * 30 mm

r = 8.7 pm

Die Größe eines Pixels ist deswegen kleiner als 10pm, insbeson dere, wenn etwas Platz zwischen zwei verschiedenen Pixeln er forderlich ist. Mit einer Distanz r zwischen zwei Pixeln und einem Display mit der Größe von 15 mm x 10 mm kann man 1720 x 1150 Pixel auf der Fläche anordnen.

Figur 2B zeigt eine Anordnung, die einen Träger 21 hat, auf dem eine Vielzahl von Pixeln, 20 und 20a bis 20c, angeordnet sind. Pixel 20, die neben einander angeordnet sind, haben den Pixel abstand pp, während Pixel 20a bis 20c auf dem Träger 21 mit einem größeren Pixelabstand pp platziert sind. Die Distanz zwi schen zwei Pixeln ist gegeben durch die Summe des Pixelabstandes und der Hälfte der Größe für jedes benachbarte Pixel. Jedes der Pixel 20 ist so konfiguriert, dass seine Illuminationscharak teristik oder sein Emissionsvektor 22 im Wesentlichen senkrecht zu der Emissionsoberfläche der entsprechenden LED ist.

Der Winkel zwischen den senkrechten Achsen auf die Emissions oberfläche der LED und dem Strahlvektor ist definiert als Kol limationswinkel. In dem Beispiel des Emissionsvektors 22 ist der Kollimationswinkel der LEDs 20 annähernd Null. LED 20 emit tiert Licht, das kollinear ist und nicht signifikant aufweitet.

Im Gegensatz dazu ist der Kollimationswinkel des Emissionsvek tors 23 der LED Pixel 20a bis 20c ziemlich groß und im Bereich von näherungsweise 45°. Infolgedessen überlappt ein Teil des von LED 20a emittierten Lichtes mit der Emission einer benach barten LED 20b.

Die Emission der LEDs 20a bis 20c ist teilweise überlappend, so dass seine Überlagerung der entsprechenden Lichtemission auf-tritt. Im Fall, dass die LEDs Licht verschiedener Farbe emit tieren, wird das Ergebnis eine Farbmischung oder eine kombi nierte Farbe sein. Ein ähnlicher Effekt tritt zwischen Flächen mit großem Kontrast auf, d.h. wenn LED 20a dunkel ist, während LED 20b ein bestimmtes Licht emittiert. Wegen des Überlapps ist der Kontrast reduziert und Information zu jeder individuellen Position, die zu einer Pixelposition korrespondiert, erniedrigt sich .

Bei Displays, bei denen der Abstand zum Auge des Benutzers nur gering ist, wie bei den oben genannten Anwendungen ist ein größerer Kollimationswinkel wegen der oben genannten Effekte und anderer Nachteile eher störend. Ein Benutzer ist in der Lage, einen großen Kollimationswinkel zu erkennen und kann ab gebildete Objekte in leicht verschiedenen Farben verschwommen oder mit einem reduzierten Kontrast wahrnehmen.

Figur 2A illustriert in dieser Hinsicht die Anforderung an den Kollimationswinkel in Grad gegen das Sichtfeld in Grad, unab hängig von bestimmten Anzeigegrößen. Für kleinere Anzeigengrö ßen wie derjenigen in Kurve CI (ca. 5mm Diagonale) wächst der Kollimationswinkel signifikant abhängig von dem Sichtfeld.

Mit wachsender Anzeigengröße ändern sich die Anforderungen der Kollimationswinkel drastisch, so dass sogar für große Anzeigen geometrien wie in Kurve C7 illustriert der Kollimationswinkel etwa 10° für ein Sichtfeld von 100° erreicht. Mit anderen Worten wachsen die Anforderungen an den Kollimationswinkel für größere Anzeigen und größere Sichtfelder. Von einem Pixel emittiertes Licht muss in solchen Anzeigen im hohem Masse kollimiert sein, um die oben genannten Effekte zu vermeiden oder zu reduzieren. Folglich wird eine starke Kollimation benötigt, wenn Anzeigen mit einem großen Sichtfeld für einen Benutzer zur Verfügung gestellt werden sollen und zwar auch dann, wenn die Anzeigen geometrie relative groß ist.

Als Ergebnis der oberen Diagramme und Gleichungen kann man ab-leiten, dass die Anforderungen hinsichtlich eines Pixelabstan des und des Kollimationswinkels mit wachsender Anzeigengeomet rie und wachsendem Sichtfeld zunehmend herausfordernd werden. Wie schon durch Gleichung 1 angedeutet, steigt die Dimension des Displays mit größerer Pixelzahl stark an. Umgekehrt ist eine große Pixelanzahl bei großen Sichtfeldern erforderlich, wenn eine ausreichende Auflösung erreicht und Fliegengitter- oder andere störende Effekte vermieden werden sollen.

Figur 3A zeigt ein Diagramm der Anzahl der erforderlichen Pixel, wenn eine Winkelauflösung von 1.3 Bogenminuten erreicht werden soll. Für ein Sichtfeld von näherungsweise 80° überschreitet die Zahl der Pixel 5 Millionen. Man kann schnell abschätzen, dass die Größe der Pixel für eine QHD-Auflösung deutlich unter 10 pm ist, selbst wenn das Display eine Größe von 15 mm x 10 mm besitzt. Zusammenfassend erfordern erweiterte Realitätsanzeigen mit Auflösungen im Bereich von HD, d.h. 1080p, eine Gesamtanzahl an 2.0736 Million Pixeln. Damit lässt sich ein Sichtfeld von ca. 50° abdecken. Eine solche Menge an auf einer Displaygröße von 10 x 10 mm mit einem Abstand zwischen den Pixeln von lpm angeordneten Pixeln führt zu einer Pixelgröße von etwa 4pm.

Die in Figur 3B dargestellte Tabelle zeigt demgegenüber mehrere Anwendungsgebiete, in denen m-LED-Arrays verwendet werden kön nen. In der Tabelle sind Anwendungen (Usecase) von m-LED-Arrays im Fahrzeug (Auto) bzw. für Multimedia (MM), wie beispielsweise Automotiveanzeigen, und beispielhafte Werte hinsichtlich der minimalen und maximalen Displaygröße (min. bzw. max . Size X Y [cm]), der Pixeldichte (PPI) und des Pixelabstands (PP [pm] ) sowie der Auflösung (Res. -Type) und des Abstands des Betrachters (Viewing Distance [cm] ) zur Leuchtvorrichtung bzw. zum Display aufgelistet. In diesem Kontext haben die Abkürzungen „very low res", „low res", „mid res" und „high res" folgende Bedeutung: very low res Pixelabstand ca. 0,8 - 3 mm

low res Pixelabstand ca. 0,5 - 0,8 mm

mid res Pixelabstand ca. 0,1 - 0,5 mm

high res Pixelabstand kleiner 0,1 mm

Der obere Teil der Tabelle, der mit dem Titel „Direct Emitter Displays" bezeichnet ist, zeigt erfindungsgemäße Anwendungen von m-LED-Arrays in Displays und Leuchtvorrichtungen im Fahr zeug und für den Bereich Multimedia. Der untere Teil der Ta-belle, der mit dem Titel „Transparent Direct Emitter Displays" bezeichnet ist, benennt verschiedene Anwendungen von m-LED-Ar-rays in transparenten Displays und transparenten Leuchtvorrich tungen. Einige der in der Tabelle aufgeführten Anwendungen von m-Displays werden nachstehend in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die oben genannten Überlegungen lassen es offensichtlich er scheinen, dass die Herausforderungen in Bezug auf für erweiterte Realitätsanwendungen geeignete Auflösung, Kollimation und Sichtfeld beträchtlich sind. Entsprechend werden auch sehr hohe Forderungen an die technische Implementierung solcher Displays gestellt .

Herkömmlich verwendete Techniken sind für die Herstellung von Displays ausgelegt, die LEDs mit Kantenlängen im Bereich von IOOmih oder auch darüber besitzen. Sie lassen sich jedoch nicht automatisch auf die hier geforderten Größen von 70gm und darun ter skalieren. Pixelgrößen von wenigen gm sowie Abstände von wenigen gm oder sogar darunter kommen der Größenordnung der Wellenlänge des erzeugten Lichtes näher und machen neuartige Technologien in der Prozessierung erforderlich.

Daneben entstehen neue Herausforderungen in der Lichtkollima tion und auch Lichtführung. Optische Linsen zum Beispiel, die leicht größeren LEDs strukturierbar und mittels klassischer Op tik auch berechenbar sind, können nicht ohne die Maxwellglei chungen direkt in Betrachten zu solch kleiner Größe verkleinert werden. Davon abgesehen, ist eine Herstellung solch kleiner Linsen kaum ohne große Fehler oder Abweichungen möglich. In einigen Varianten können Quanteneffekte das Verhalten von Pi-xeln der oben genannten Größe beeinflussen und sind zu berück sichtigen. Toleranzen in Herstellung oder Transfertechniken von Pixeln auf Hilfsträger oder Matrixstrukturen werden zunehmend anspruchsvoll. Ebenso müssen die Pixel kontaktiert und einzeln ansteuerbar sein. Konventionelle Schaltungen haben einen Platz bedarf, der in einigen Fällen die Pixelfläche überschreitet, wodurch ein Anordnungs- und Platzproblem entsteht.

Entsprechend können neue Konzepte für die Steuerung und die Zugänglichkeit von Pixeln dieser Größe ziemlich verschieden von konventionellen Technologien sein. Schließlich liegt ein Focus auf dem Stromverbrauch derartiger Displays und Ansteuerungen. Gerade für mobile Anwendungen ist ein geringer Stromverbrauch wünschenswert .

Zusammengefasst müssen für viele Konzepte, die für größere Pi xelgrößen funktionieren, umfassende Änderungen vorgenommen wer den bevor eine Verkleinerung erfolgreich sein kann. Währen Kon zepte, die für die Herstellung von LEDs im Bereich von 200gm leicht auf LEDs bei 2000gm hochskaliert werden können ist eine Skalierung auf 20gm ungleich schwieriger. Viele Dokumente und Literatur, die solche Konzepte offenlegen, haben nicht die ver schiedenen Effekte und angestiegenen Anforderungen an die sehr kleinen Dimensionen berücksichtigt und sind deshalb nicht di-rekt geeignet oder beschränkt auf Pixelgrößen deutlich über 70pm.

Im Folgenden werden verschiedene Aspekte zur Struktur und Aufbau von m-LED Halbleitern, Aspekte zur Prozessierung, zur Lichtaus-kopplung und Lichtführung, zum Display und zur Ansteuerung vor gestellt. Diese sind geeignet und ausgeführt, anzeigen zu rea lisieren, deren Pixelgröße im Bereich von 70 m und darunter liegt. Einige Konzepte sind speziell auf die Herstellung, Licht-auskopplung und Ansteuerung von m-LEDs ausgerichtet, deren Kan-tenlänge kleiner als 20gm und insbesondere kleiner als IOmih ist. Es versteht sich von selbst und ist sogar gewünscht, dass die hier vorgestellten Konzepte zu den verschiedenen Gesichtspunk ten miteinander kombiniert werden können und auch sollen. Dies betrifft beispielsweise ein Konzept zur Herstellung einer m-LED mit einem Konzept zur Lichtauskopplung . Konkret kann beispiels weise eine m-LED, die mittels Verfahren zur Vermeidung von De fekten an Rändern oder Verfahren zur Stromführung bzw. Stromein schnürung implementiert mit Lichtauskoppelstrukturen versehen werden, die auf photonische Kristallstrukturen basieren. Ebenso kann eine spezielle Ansteuerung auch für Display realisiert sein, deren Pixelgröße variable ist. Die Lichtführung mit pie zoelektrischen spiegeln lässt sich bei m-LEDs Displays reali sieren, die auf dem Schlitzantennenaspekt oder auch auf her kömmlich monolithischen Pixelmatrizen aufbauen.

Bei einigen der folgenden Ausführungen und beschriebenen Aspek ten werden zusätzliche Beispiele für eine Kombination der ver schiedenen Ausführungen oder einzelner Aspekte davon angedeu tet. Diese sollen verdeutlichen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungen oder auch Teile davon miteinander durch den Fach mann miteinander kombinierbar sind. Einige Anwendungen bedingen speziell darauf angepasste Konzepte, bei anderen Anwendungen sind die Anforderungen an die Technologie etwas geringer. Au-tomotive-Anwendungen und Displays können beispielsweise auf grund des generell etwas größeren Abstands zu einem Benutzer eine größere Pixelkantenlänge aufweisen. Gerade dort, existie ren neben Anwendungen der erweiterten Realität auch klassische Pixelanwendungen oder virtuelle Realitätsanwendungen. Dies ist im Rahmen dieser Offenbarung für die Realisierung von m-LED Displays, deren Pixelkantenlänge im Bereich von 70 m und darun ter liegt auch explizit gewünscht.

Eine generelle Illustration der Hauptkomponenten eines Pixels in eines m-Displays ist schematisch in Figur 4A dargestellt. Es zeigt ein Element 60 als eine lichterzeugende und lichtemittie rende Vorrichtung. Verschiedene Aspekte davon sind unten in dem Abschnitt zur Lichterzeugung und Prozessierung detaillierter beschrieben. Element 60 umfasst auch Grundschaltungen, Verbin-düngen und solche, um Aufleuchten, Stärke und, wenn anwendbar, Farbe des Pixels zu steuern. Aspekte hiervon werden in Abschnitt zur Lichtsteuerung detailliert beschrieben. Abgesehen von Lich terzeugung muss das emittierte Licht kollimiert werden. Zu die sem Zweck weisen viele Pixel in Mikroanzeigen solche Kollima-tionsfunktionalitäten in Element 60 auf. Das parallele Licht in Fläche 63 wird dann zur Lichtleitung in einige Optiken 64, weiteren Formung und dergleichen eingespeist. Lichtkollimierung und Optik, die geeignet sind für die Implementierung von Pixeln für Mikroanzeigen, sind im Abschnitt zur Lichtauskopplung und Lichtführung beschrieben.

Die Pixelvorrichtung von Figur 4A illustriert die verschiedenen Komponenten und Aspekte als getrennte Elemente. Ein Fachmann wird erkennen, dass viele Komponenten in eine einzelne Vorrich-tung integriert werden können. In Praxis ist die Höhe einer m- Displays auch limitiert, was zu einer gewünschten flachen An ordnung führt .

Dieser Abschnitt beschreibt im Allgemeinen Aspekte zu m-LED-Halbleiterstrukturen und Verfahren zu dessen Herstellung. Die aktive Schicht der Strukturen emittieren im Betrieb Licht einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs. Einige Aspekte be treffen, Stromführung oder andere Maßnahmen eine Defektdichte zu reduzieren, um so eine höhere Quanteneffizienz zu erreichen.

Wie vorstehend erläutert, ist die Strukturierung der Mikropixel für kollineare Lichtemission ein Haupterfordernis für erwei terte Realitätsfunktionalität mit m-Displays . Während Kollina-rität durch Strahlformung unter Gebrauch von Linsen und anderen optischen Hilfsmitteln von einem Pixel emittierten Lichtes er reicht werden kann, kann man eine kollineare Emission auch durch Steuerung der Art, in der das Licht in der aktiven Zone erzeugt wird oder durch Lenken des Lichtes bevor es das Pixelmaterial verlässt erreicht werden. Das letztere kann durch Formung des Pixels in einer bestimmten Art erreicht werden, um die Kolli-niarität zu erhöhen.

Abgesehen von der oben erwähnten Problemstellung, kollineares Licht zu erzeugen, oder Licht daran zu hindern, mit einem großen Emissionswinkel emittiert zu werden, setzt der kleine Abstand zwischen den Pixeln von 2 bis 1 pm oder sogar kleiner hohe Anforderungen an die Fotomaske, Dotiermittelimplementierung und andere Verfahrensschritte. Kleine Variationen in der Maske füh ren zu Variationen in Pixelgröße und/oder -geometrie, was die Eigenschaften ändert. Neben der kleinen Pixelgröße wird sich das Verhältnis zwischen dem Umfang jedes Pixels gegen die Fläche signifikant ändern. Unter der Annahme eines quadratischen Pi xels wird eine Verkürzung der Länge einer Seitenkante um die Hälfte auch das Verhältnis um die Hälfte ändern. Seitenkanten und Variationen entlang der Kanten von Pixeln sind neben Fehl stellen innerhalb der aktiven Schicht hauptursächlich für nicht strahlende Rekombination (NRR) , das Verhältnis zwischen strah lender Rekombination und nichtstrahlenden Rekombination ändert sich auch zum Ungunsten des ersteren.

In Figur 4B ist schematisch ein m-Display mit gleichartigen m-LEDs 10 dargestellt. Die m-LEDs 10 des m-Displays 1 sind zei lenweise und spaltenweise auf einem Träger 100 mit Abständen Dl, D2 zu benachbarten m-LEDs 10 angeordnet. Jede m-LED 10 bildet ein Pixel. Der Pixelabstand PP1 bzw. PP2 wird von der Mitte eines Pixels zur Mitte eines benachbarten Pixels gemessen. Er entspricht damit der Summe des Abstands Dl bzw. D2 und der entsprechenden Kantenlänge Kl bzw. K2 einer m-LED 10. Falls die Werte für PP1 und PP2 unterschiedlich sind, wird der größere Wert als Pixelabstand PP definiert.

In Figur 4C ist schematisch ein m-Display 2 mit drei unter schiedlichen Typen R, G, B von m-LEDs 20R, 20G, 20B dargestellt. Die m-LEDs 20R emittieren während des Betriebs rotes Licht, die m-LEDs 20G emittieren während des Betriebs grünes Licht und die m-LEDs 20B emittieren während des Betriebs blaues Licht. Jeweils eine rotes Licht emittierende m-LED 20R und eine grünes Licht emittierende m-LED 20G sowie eine blaues Licht emittierende m-LED 20B sind auf dem Träger 200 zu einem Tripel 20 gruppiert. Die Tripel 20 von m-LEDs 20R, 20G, 20B sind auf dem Träger 200 zeilenweise und spaltenweise angeordnet. Die einzelnen m-LEDs bilden jeweils ein Subpixel eines jeden Tripel 20 und stellen somit ein Pixel dar. Der Pixelabstand PP1 bzw. PP2 wird von der Mitte eines Pixels zur Mitte eines benachbarten Pixels gemessen. Falls die Werte für PP1 und PP2 unterschiedlich sind, wird der größere Wert als Pixelabstand PP definiert. Neben dieser Dar stellung, bei der die drei m-LEDs als Subpixel in einer Reihe angeordnet sind, ist auch eine andere Darstellung, beispiels weise in Form eines Dreiecks oder versetzt wie auch in Figur 25C dargestellt.

Ein Aspekt für die Lichterzeugung schlägt eine Anpassung der Emissionscharakteristik einer LED vor, die auf dem Prinzip der induzierten Emission mittels geschlitzter Antennenstruktur auf baut. Konkret werden dabei geschlitzte Antennenstrukturen be nutzt. Derartige geschlitzte Antennen werden normalerweise für die Erzeugung von stark gerichteter Strahlung von elektromag netischen Wellen benutzt.

Im Gegensatz zu einer normalen Antenne, bei der eine metallische Struktur im Raum von Luft (als Nichtleiter) umgeben ist und so die elektromagnetische Welle abstrahlt, ist dies bei der ge schlitzten Antenne umgekehrt. Die geschlitzte Antenne besitzt eine Unterbrechung, den Schlitz, durch den die elektromagneti sche Strahlung emittiert wird. Die Geometrie der Schlitze be dingt die Wellenlänge und Abstrahlcharakteristik. Im einfachs-ten Fall, ist die Länge der Unterbrechung oder des Schlitzes ein Vielfaches der Wellenlänge, wobei die abgestrahlte Welle in der Ebene der Antenne stark gerichtet ist. Die abgestrahlte Leistung kann dabei sehr hoch werden.

Licht ist eine Art elektromagnetischer Strahlung in dem Bereich von näherungsweise 300 nm bis 700 nm. Während dadurch Strukturen in derselben Größenordnung erforderlich werden, kann die stark gerichtete Emission den Gebrauch von weiterer Optik vereinfa chen .

Die folgenden Ausführungen liefern einige Vorschläge für solch geschlitzte Antennen, implementiert und realisiert in verschie denen Halbleitermaterialsystemen. Die Idee basiert auf der Ent deckung, dass die von elektromagnetischer Strahlung emittierte Wellenlänge hauptsächlich unabhängig vom benutzten Material ist aber vor allem von der Dimension des Schlitzes des Wellenleiters abhängt. Deshalb kann man ein Einzelmaterialsystem benutzen, um Licht verschiedener Farbe zu erzeugen. Dabei macht man sich zu Nutze, dass LED kein monochromatisches Licht erzeugen, sondern zumeist ein verbreitertes Spektrum. Dadurch lässt sich die Emis sion durch die Geometrie der Schlitzantenne über einen Bereich leicht einstellen.

Geschlitzte Antennen erzwingen zudem einen Anstieg von sponta ner strahlender Rekombination, was die Lichterzeugung schneller als in konventionellen LEDs ohne solch eine Antennenstruktur macht. Gleichzeitig ist die strahlende Rekombination gegenüber der nichtstrahlenden Rekombination bevorzugt, wodurch das Ver hältnis sogar für sehr kleine Strukturen verbessert wird. Diese Charakteristik erlaubt auch, GaN basierte Materialsysteme zu benutzen, um rotes Licht zu erzeugen. Wegen ihrer geringeren Abhängigkeit von dem Materialsystem kann durch geschlitzte An tenne induzierte Lichtemission auch weniger abhängig von Para meteränderungen wie Temperatur, Ladungsträgerdichte und der gleichen sein.

Die Lichtemission ist jedoch abhängig von dem Strom, was eine Art von Strommodulation erlaubt, um die Intensität des emit tierten Lichtes zu steuern. Treiberschaltungen können verein facht werden, ohne Geschwindigkeit beim ein- bzw. ausschalten des Lichtes einzubüßen. Zum Beispiel kann PWM Modulation weniger steile Anstiegs- und Abfallflanken aufweisen. Die kleine Struk tur ermöglicht es auch, mehr als einen einzelnen Emitter pro Pixel zu benutzen, was Redundanz liefert gegenüber Ausfall oder Verfahrensvariationen kompensiert, die zur Verbreiterung der des Lichtspektrums führen. Mit mehreren Emittern gleicher Farbe wird neben der Redundanz auch eine höhere Auflösung bei der -Lichtintensitäten und damit mehr Helligkeitsabstufungen.

Figur 6 zeigt die Hauptelemente einer Ausführung einer licht emittierenden Vorrichtung, die das Prinzip der Antennen-indu-zierten Emission benutzt. Eine lichtemittierende Vorrichtung 1001 ist auf einem Träger 1007 angeordnet. Der Träger kann Treiberschaltung, Strom- und Spannungsquellen und dergleichen beinhalten, um Strom für die lichtemittierende Vorrichtung be reitzustellen. Die lichtemittierende Vorrichtung weist einen Halbleiterstapel 1003 oder eine LED Nanosäule, der sich im We sentlichen senkrecht zur Hauptoberfläche des Trägers 1007 er-streckt, auf. Die LED Nanosäule umfasst eine Vielzahl von Halb leiterschichten eingeschlossen eine aktive Schicht. In einigen Varianten umfasst die aktive Schicht der LED Nanosäule 1003 einen Quantenwell oder eine Multiquantenwellstruktur. Ebenso sind Quantentöpfe denkbar. Die Endabschnitte des Stapels 1003 sind mit hochdotierten p- bzw. n-Kontakten ausgebildet. Der Träger 1007 weist einen elektrischen zweiten Kontakt 1005 auf, der mit dem entsprechenden Kontakt der LED Nanosäule kontaktiert ist, um der lichtemittierenden Vorrichtung Energie zu liefern.

Die lichtemittierende Vorrichtung ist in einer Kavität 1010 einer elektrisch leitenden Struktur 1004 angeordnet. Struktur 1004 weist einen obere Hauptoberfläche 10042 und eine untere Hauptoberfläche 10041 auf, wobei die letztere benachbart zu dem Träger angeordnet ist. Um einen elektrischen Kurzschluss zwi-sehen der elektrisch leitenden Struktur 1004 und dem Träger zu verhindern, ist zwischen Träger 1007 und der Struktur eine iso lierende Schicht vorgesehen. Die Kavität in der elektrischen Struktur 1010 weist eine Breite w und eine Länge 1 (nicht ge zeigt) auf. Breite w ist näherungsweise die Größe der LED Na-nosäule. Die LED Nanosäule 1003 ist ebenso isoliert, so dass die leitende Struktur keinen Kurzschluss mit der Säule verur sacht. Die elektrisch leitende Struktur 1004 ist aus Metall aufgebaut oder enthält es. In einigen Varianten werden Kupfer, Aluminium, Gold, Silber oder anderen geeignete Metalle benutzt. Die elektrisch leitende Struktur bildet zusammen mit der Kavität eine geschlitzte Antennenstruktur, in der die Strahlungsquelle (die lichtemittierende Vorrichtung) platziert ist. Die Länge 1 der Kavität ist an die gewünschte Länge der emittierten Strah lung angepasst.

Die elektrisch leitende Struktur und die LED Nanosäule sind mit einem isolierenden aber optisch transparenten Material 1006 be deckt. Material 1006 erstreckt sich optional auch auf die Sei tenwände der elektrisch leitenden Struktur 1004. Auf das iso-lierende Material ist eine Kontaktschicht 1002 aufgebracht und im Kontakt mit dem entsprechenden Kontakt der LED Nanosäule. An dieser Stelle kann die Kontaktschicht 1002 auch entfallen, und die elektrisch leitende Struktur selbst einen Kontakt bilden. Im Besonderen wäre in dieser Ausführung die elektrisch leitende Schicht mit dem dem Träger abgewandten elektrischen Kontakt leitend verbunden, so dass diese auf dem gleichen elektrischen Potential liegen. Die isolierende Schicht kann dann wie weiter unten Beschreiben Konverter oder Strukturen umfassen, um das Licht in seiner Farbe zu konvertieren oder die Abstrahlung noch-mal weiter zu formen.

Im Betrieb werden Ladungsträger in die aktive Schicht der licht emittierenden Vorrichtung zum Beispiel in die Quantenwellstruk tur injiziert. Die Antennenstruktur erzwingt nun einen Anstieg der spontanen Emission. Die Rekombination, die zur Emission von Licht führt, steigt stark an verglichen zu der nicht strahlenden Rekombination. Wegen der spezifischen Länge der Kavität bildet sich ein elektrischer Dipol aus und gerichtete Emission von Licht bei einer auf der Länge der Kavität beruhenden Wellenlänge ist bevorzugt. Unterschiedliche Längen der Kavität wird deshalb zur Emission von Licht bei entsprechenden Wellenlänge führen.

Figur 7A bis Figur 7C illustriert ein Beispiel für lichtemit tierende Vorrichtungen nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die geeignet sind, Licht verschiedener Farbe zu erzeugen. Figur 7C zeigt die Draufsicht der drei lichtemittierenden Vorrichtungen. Figur 7A illustriert dieselben Vorrichtungen in Schnittansicht entlang der Achse X-X wie in Figur 7C gezeigt. Ebenso illus triert Figur 7B die drei Vorrichtungen entlang der Achse Y-Y.

Wie in Figur 7A gezeigt sind die lichtemittierenden Vorrichtun gen R, G, B auf einem Träger 1007 angeordnet und mit dessen n-Kontaktfläche 1005b an entsprechende zweite Kontakte 1005 auf dem Träger 1007 elektrisch kontaktiert. Jede lichtemittierende Vorrichtung weist einen als ein Halbleiterstapel geformten LED Nanosäule 1003 auf. Der Halbleiterstapel hat einen n-Kontakt 1005b und einen entsprechenden p-Kontakt, der mit einer gemein samen p-dotierten Schicht 1002 kontaktiert ist. Es sollte er wähnt werden, dass p- und n-Kontakte ohne Abweichung vom vor-geschlagenen Prinzip ausgetauscht werden können. Jede licht emittierende Vorrichtung weist auch einen aktiven Bereich (hier nicht gezeigt) auf, in dem die Rekombination stattfindet. Schicht 1006 ist elektrisch isolierend. Somit erstreckt sich die LED-Nanosäulen bzw. der Halbleiterschichtenstapel über die Ebene der elektrisch leitenden Schicht hinaus.

Wie in Figur 7C dargestellt sind die LED Nanosäulen 1003 in einer Kavität 1010 einer elektrisch leitenden Struktur 1004 angeordnet. Spezifischer sind die LED Nanosäulen, bzw. Halb-leiterschichtenstapel 1003 als isolierter Draht im Zentrum der Kavität 1010 platziert.

Die elektrisch leitende Struktur hat eine rechtwinkelige Form kann aber eine auch eine andere Form haben, die für die indu-zierte Emission geeignet ist. Der Halbleiterschichtenstapel muss allerdings in der Kavität angeordnet sein. In dem offen barten Beispiel weist die elektrisch leitende Struktur der lichtemittierenden Vorrichtungen R, G und B dieselbe Dimension auf und diese ist im Bereich von lpm2 bis 2pm2. Jede Kavität 1010 weist eine Breite w und eine Länge 1 auf und hat eine rechtwinkelige Form. Die Breite der Kavität korrespondiert nä herungsweise mit der Breite der LED Nanosäule oder ist leicht größer, so dass die LED Nanosäule keinen Kurzschluss erzeugt. Zwischen der Säule und dem Träger ist entweder Luft oder ein anderes Gas angeordnet oder ein isolierender Festkörper. Durch die Länge 1 der Kavität wird eine spontane Emission induziert, deren Wellenlänge von der Länge 1 abhängt. Sehr vereinfacht ähnelt die Struktur einer Dipolschlitzantenne, wobei die Länge der Kavität mit der Hälfte der zu transmittierenden Wellenlänge korrespondiert. Für eine Wellenlänge von 400 nm wird eine Ka vität von näherungsweise 200 nm benutzt. Die aktuelle Kavität kann um einen physikalischen Parameter berücksichtigenden Ver kürzungsfaktor kürzer sein.

Bezugnehmend auf Figur 7A formt eine elektrisch leitende Struk tur in Schnittansicht entlang der Achse X-X eine "U"-Quer-schnittskontur, in der die Kavität den inneren Teil bildet, der durch die äußeren Flanken limitiert ist. Die einzelnen elektrisch leitenden Strukturen 1004 der verschiedenen Elemente sind miteinander verbunden (hier nicht dargestellt). Der Halb leiterschichtenstapel erstreckt sich durch die Kavität und da mit die elektrisch leitende Struktur. Die elektrisch leitende Struktur ist mit einem optisch transparenten isolierendem Ma terial 1006 umgeben und damit komplett bedeckt. Das Material 1006 füllt ebenso die Kavität auf und erstreckt sich hinauf bis zu dem ersten Kontakt 1011. Eine gemeinsame Kontaktschicht 1002 ist auf dem isolierendem Material 1006 angebracht. Die gemein same Kontaktschicht 1002 kontaktiert jeden der LED Nanosäulen elektrisch. Figur B illustriert die lichtemittierenden Vorrich-tungen entlang der Y-Y Schnittansicht von Figur IC.

Nun bezugnehmend auf Figur 9, um den Effekt zu illustrieren, den die elektrisch leitende Struktur oder Metallplatte auf die Emissionscharakteristik einer lichtemittierenden Vorrichtung hat. Die Abbildung zeigt einen Vergleich einer simulierten Fern feldstrahlungsmusters einer geschlitzten Antenne mit dem Di polstrahlungsmuster eines gebundenen Ladungsoszillators.

Sie führen zu nahezu demselben Strahlungsmuster, was anzeigt, dass die lichtemittierende Vorrichtung sich ähnlich verhalten kann wie ein gebundener Ladungsoszillator.

Nun bezugnehmend auf Figur 8A und Figur 8E und 8F. Figur 8C zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung ähnlich den vorher de-tailliert erläuterten.

Nun bezugnehmend auf Figur 8E und Figur 8F, die die Draufsicht einer m-LED Anordnung zeigt, welche zwei oder mehr lichtemit tierende Vorrichtungen mit im Wesentlichen denselben Kavitäten aufweist. Die kleine Dimension für jede lichtemittierende Vor richtung erlaubt die Implementierung von dicht gepackten m-Displaymatrixen . Da zum Beispiel eine lichtemittierende Vor richtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip eine Fläche von nä herungsweise lpm2 aufweist, kann man mehrere solcher Vorrich-tungen nebeneinander anordnen und eine Kantenlänge von 4pm nicht überschreiten. Dadurch wird eine Redundanz geschaffen, durch die beschädigte Vorrichtungen ersetzt werden können. Zum ande ren wird dadurch eine bessere Auflösung möglich, was feinere Intensitätsabstufungen erlaubt. Die geringe Größe ist vor allem für eine monolithische Integration mit einer Vielzahl solcher lichtemittierenden Vorrichtungen geeignet.

Figur 8E illustriert ein Beispiel einer monolithischen Integra tion eines Pixels, dass vier als eine Gruppe 1051 angeordnete lichtemittierende Vorrichtungen umfasst. Die m-LED Anordnung teilt mehrere gemeinsame Strukturen, in diesem Fall die als eine Metalplatte geformte elektrisch leitende Struktur 1050, die isolierende Schicht auf der Metallplatte so wie eine gemeinsame Kontaktschicht. Die Metallplatte weist vier in einer 2x2 m-LED Matrix 1051 angeordnete Kavitäten 1010 auf. Benachbarte Kavi täten 1010 sind parallel zueinander angeordnet. Die Kavitäten sind zusammen mit den darin platzierten LED Halbleiterschich tenstapel oder Nanosäulen von einem transparenten isolierenden Material (nicht in dieser Draufsicht gezeigt) bedeckt.

Eine gemeinsame elektrische Kontaktschicht (nicht gezeigt) ist auf das isolierende Material aufgetragen. Die Kontaktschicht kontaktiert die LED Nanosäule von einer Seite. Auf der Unter seite (nicht gezeigt) unter der Mettalplatte sind ähnliche Kon-takte für die LED Nanosäulen geformt.

Im Betrieb können die Kavitäten separat in Paaren oder alle zugleich gesteuert werden. In einigen Varianten werden alle Kavitäten zur selben Zeit geschaltet. Dadurch kann eine hohe Auflösung hinsichtlich der Intensität erreicht werden. Wegen Verfahrensvariationen, Temperatureffekten und anderen physika lischen Eigenschaften ist das Spektrum jeder Kavität verbrei tert, was zu einem leicht vergrößerten Spektrum führt. Durch Wahl einer leicht verschiedenen Länge der Kavität kann ein so genanntes weißes Lichtspektrum, für das von den vier Kavitäten emittierten Lichtes erreicht werden. Durch Platzieren eines Farbfilters auf der Anordnung mit den vier Kavitäten kann die gewünschte Farbe ausgewählt werden.

Die im Vergleich zu einer einzelnen lichtemittierenden Vorrich tung von den vier Kavitäten beanspruchte größere Fläche verein facht auch die Anordnung eines optischen Elementes oder eines Farbfilters auf der Anordnung. In einer alternativen Lösung können sechs solcher Beleuchtungseinrichtungen unter Verwendung gemeinsam genutzter Strukturen angeordnet werden, um 3 Subpixel durch Platzieren eines entsprechenden Farbfilters über ein Paar von lichtemittierenden Vorrichtungen. Alternativ kann der Halb leiterschichtenstapel auch mit verschiedenen Materialsystemen und Kavitätslängen gestaltet sein, so dass sich verschiedene Farben erzeugen lassen.

Solch eine Ausführung ist in Figur 8E illustriert, in dem rech ten Teil der Metallplattenstruktur. 6 lichtemittierende Vor richtungen sind paarweise angeordnet, mit Paaren 1052b, 1052g, 1052r parallel angeordneter jeweils gleicher Vorrichtungen.

Das erste Paar ist angepasst, ein Licht zu emittieren, das die kürzeste Wellenlänge hat, z.B. blaues Licht, folglich hat ihre Kavität die kürzere Länge 11. Ein blauer durch die gestrichelte Linie illustrierter Filter 1045 ist auf den zwei Kavitäten 1010 angeordnet, der das Licht formt, bzw. sofern erforderlich das nicht gewünschte Anteile des blauen Spektrums herausfiltert. Der Filter kann aufgrund der Gerichtetheit auch weggelassen werden .

Das zweite Paar von lichtemittierenden Vorrichtungen 1052g um-fasst auch ein Paar von parallel zueinander angeordneten Kavi täten mit einer entsprechendem im Zentrum der Kavität angeord neten LED Nanosäulenstruktur . Die Länge 12 ist größer als die Länge 11 und korrespondiert zum Beispiel mit einer grünen Farbe. Ebenso ist auch hier ein optionales Form- oder Filterelement 1046 vorgesehen. Schließlich weist das dritte Paar von licht emittierenden Vorrichtungen Kavitäten mit der größten Länge 13 auf. Ebenso ist auch hier ein optionales Form- oder Filterele ment 1047 vorgesehen, welches ungewünschten Anteile des emit tierten Spektrums blockiert, und die Abstrahlcharakteristik formt.

Die Distanz zwischen den Kavitäten jedes Paares ist so einge stellt, dass ihr Übersprechen entweder minimiert oder an eine Distanz angepasst ist, die vorteilhalft für andere Parameter sein kann wie zum Beispiel Emissionscharakteristik, Verfahrens steuerung und dergleichen. Die Distanz zwischen zwei verschie denen Paaren gleicher Farbe ist eingestellt, um Übersprechen zu minimieren. Wenn nötig kann die Metallplatte, die die ge schlitzte Antenne implementiert, getrennt werden, um einen Ein- fluss durch die Metallstruktur zu vermindern. In einigen Vari anten weist die m-LED Anordnung dann nur eine gemeinsam genutzte Kontaktschichtstruktur auf.

Figur 8F zeigt eine andere Anordnung von lichtemittierenden Vorrichtungen, die eine gemeinsame Struktur nutzen. Die ge schlitzte Antennenstruktur weist nicht nur eine gerichtete Emis sion auf, sondern kann auch eine Polarisation des emittierten Lichtes beeinflussen. Für eine Dipolantennenstruktur wie eine geschlitzte Antenne liegt der elektrische Feldvektor E in der selben Richtung wie der Dipol.

In Figur 8F ist die Gruppe von vier lichtemittierenden Vorrich tungen so angeordnet, dass je zwei lichtemittierende Vorrich tungen parallel angeordnet sind, die Paare aber zueinander um 90° versetzt sind. Mit andere Worten sind die Kavitäten 1010a parallel zueinander aber um 90° gedreht zu den Kavitäten 1010b. Damit stehen je zwei lichtemittierende Vorrichtungen so zuei nander, dass ihre Kavitäten in der gemeinsam genutzten Metall platte senkrecht zueinander sind. Im Betrieb der Vorrichtungen wird die Dipolemission der beiden Vorrichtungen auch rotiert sein, was zu einem gemeinsamen rotierenden elektrischen Feld vektor führt. Kavitäten 1010a sind getrennt durch eine Distanz d der gemeinsamen Metallplatte in einer Reihe angeordnet. Somit ist die Abstrahlcharakteristik der Ausführungen der Anordnung der Figur 8E und 8F wegen der Ausrichtung der Kavitäten (paral lel und 90° versetzt) unterschiedlich

Jede Kavität 1010b der lichtemittierenden Vorrichtungen ist senkrecht zu der entsprechenden Kavität 1010a der Vorrichtungen angeordnet, so dass seine Verlängerung der Kavität 1010b der Vorrichtung durch das Zentrum und den LED Nanosäule der ent sprechenden anderen Vorrichtung geht. Die Länge jeder Kavität 1010a und 1010b von lichtemittierenden Vorrichtungen ist in dem illustrierten Beispiel dieselbe. Jedoch ähnlich dem obigen kann die Länge leicht verschieden sein und so das Spektrum verbrei ten. Dieses kann nützlich sein, wenn ein anpassbarer Polarisa tionsfilter über den Vorrichtungen platziert ist, da solche Filter benutzt werden können, selektiv die Farbe zu wechseln.

Der rechte Seitenteil des illustrierten Beispiels von Figur 8F zeigt eine Struktur, um verschiedene Farben Rot, Grün und Blau unter Benutzung von Konvertern zu erhalten. Zu diesem Zweck weist jedes Subpixel 1062r, 1062 und 1062b zwei lichtemittie-rende Vorrichtungen mit ihren entsprechenden Kavitäten 1010, die wie oben beschrieben senkrecht zueinander angeordnet sind. In einigen Varianten können sie auch parallel oder in irgend einer anderen Konfiguration angeordnet sein. Die Länge der Ka vitäten 1010 von jedem Subpixel ist mit einem Wert gewählt, der die lichtemittierende Vorrichtung veranlasst, eine für Farbum-wandlung geeignete Wellenlänge zu emittieren. Ein gemeinsam ge nutzter Konverter ist über den lichtemittierenden Vorrichtungen in Subpixel 1062g angeordnet, um das von den Kavitäten emit tierte Licht (z.B. blaues Licht) zu einer grünen Farbe zu kon-vertieren.

Ebenso ist ein Konverter 1066 benutzt, um das Licht von den lichtemittierenden Vorrichtungen von Subpixel 1062r zu Rot zu konvertieren. Schließlich ist in diesem Beispiel ein Farbfilter 1067 angewandt, um ungewünschte Anteile des Spektrums für Sub pixel 1062b zu filtern. In dem präsentierten Beispiel sind die Längen der Kavitäten auf einen Wert gesetzt, der die lichtemit tierenden Vorrichtungen veranlasst, blaues Licht zu emittieren. Sofern die Kavität für das Subpixel 1062b bereits mit der ge-wünschten Farbe abstrahlt kann der Filter 1067 auch entfallen.

In einigen Varianten kann es passend sein, abhängig von dem verfügbaren Konverter oder von Verfahrensanforderungen eine an dere Länge für die Kavitäten zu wählen. Zum Beispiel kann für die Erzeugung von rotem Licht ein Konverter benutzt werden, um blaues Licht zu rotem oder grünem Licht zu roten zu konvertie ren. Im letzten Fall können die Anforderungen an die Kavitäten länge reduziert werden, was es einfacher macht, die Vorrichtung zu bearbeiten.

Figur 8A illustriert einen anderen Aspekt. Die Abbildung zeigt die Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung 1001 nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Kavität 1010 in der elektrisch leitenden Struktur, zum Beispiel eine metallische Platte hat eine Länge 1 und eine Breite w. Die Breite w ist eingestellt, geringfügig größer zu sein als eine Breite der LED Nanosäule 1003.

Weiterhin ist die LED Nanosäule 1003 geringfügig verschoben und nicht vollkommen zentriert. Das heißt, dass die LED Nanosäule 1003 mit einer Seite an eine Seitenwand der Kavität 1010 an grenzend angeordnet ist, was eine kleine Lücke zwischen der anderen Seitenwand der Kavität und der gegenüberliegenden Seite der LED Nanosäule hervorruft. Um einen unerwünschten Leckstrom zwischen der LED Nanosäule und der Seitenwand zu vermeiden, ist die LED Nanosäule zumindest auf den längeren Seitenwänden der Kavität gegenüberliegenden Seiten mit einer isolierenden Schicht bedeckt. In dem aktuellen Beispiel ist der LED Nanosäule auf jeder Seite mit isolierendem Material bedeckt. In einer alternativen Ausführung der Figur 8A, ist der Halbleiterschich-tenstapel bzw. Nanosäule 1003 in der Kavität zentriert. Ein Bereich der Kavität zwischen dem der Halbleiterschichtenstapel 1003 und der elektrisch leitfähigen Schicht ist mit einem trans parenten elektrisch isolierenden Material aufgefüllt.

Figur 8B zeigen noch einen anderen Aspekt. Die LED Nanosäule weist einen aktiven Bereich auf, d.h. eine oder mehrere Quan tenwellschichten, in denen strahlende Rekombination stattfin det. In Figur 8B formt der erste Kontakt 1011 einen p-Kontakt, der mit der leitenden Schicht 1002 verbunden ist. Der Halb-leiterschichtenstapel bzw. die LED Nanosäule ist hauptsächlich von einem isolierenden Material 1006 umgeben. Die Metallschicht, die die geschlitzte Antenne bildet, formt eine U-Förmige ge formte Struktur mit einer oberen Hauptoberfläche 10042 und einer unteren Hauptoberfläche 10041. Diese Form ist jedoch nicht not-wendig. Insbesondere kann die metallische Struktur auch voll ständig planar sein und lediglich die Kavitäten aufweisen. Die LED Nanosäule ist in der Aussparung oder Kavität platziert. Der aktive Bereich ist auf der Höhe der oberen Hauptoberfläche ge bildet, so das dem Kontakt 1011 zugewandte Ende der aktiven Schicht näherungsweise mit dem Pegel der oberen Hauptoberfläche der Kavität korrespondiert. Mit anderen Worten ist der aktive Bereich der LED Nanosäule in der Kavität 1003 so platziert, dass sein eines Ende bei etwa der oberen Hauptoberfläche 10042 der Kavität angeordnet ist.

Figur 8B, die die Grobansicht entlang der Y-Y Achse illustriert, zeigt die Anordnung des aktiven Bereichs in der Kavität. Ein Ende, zum Beispiel das Ende des aktiven Bereichs näher zum ersten Kontakt 1011 ist platziert bei einem Pegel der oberen Hauptoberfläche 10042 der Kavität. Der aktive Bereich selbst ist so näher an der oberen Öffnung der Kapazität platziert. Solch eine Anordnung und besonders die Position des aktiven Bereichs innerhalb der Kavität hat einen Einfluss auf die Emis sionscharakteristik. Neben diesem Beispiel kann die aktive Schicht auch weiter in die metallische Kavität hineinragen.

Figur 8C und Figur 8D zeigen einige weiteren Aspekte der licht emittierenden Vorrichtungen, um Übersprechen weiter zu vermin dern oder die Emission und optischen Eigenschaften zu verbes-sern. Die lichtemittierende Vorrichtung in Figur 8C entlang der Y-Y Achse weist eine Deckschicht 1002 auf, die strukturiert sein kann und transparent ist, um Emission in diese Richtung ermög licht .

Deckschicht 1002 ist elektrisch kontaktiert mit erstem Kontakt 1011, dessen Breite größer ist als die der verbleibenden LED Nanosäule 1003. Die LED Nanosäule ist in einer Kavität 1004 mit einer unteren Hauptoberfläche 10041 angeordnet, die auf einer Chiptreiberschaltung oder einer anderen Vorrichtung platziert werden kann. Die LED Nanosäule 1003 weist auch einen unteren zweiten Kontakt 1005 sowie einen aktiven Bereich 1015 auf. Ak tiver Bereich 1015 ist von einer Vielzahl von Quantenwells oder Quantendots gebildet, kann aber in einigen anderen Varianten auch einen einzelnen Quantenwell oder einen Multiquantentopf aufweisen .

Der aktive Bereich 1015 ist in der Kavität so angeordnet, dass seine Deckschicht, die dem ersten Kontakt 1011 gegenüberliegt, bei einem Pegel platziert ist, der mit der oberen Hauptoberflä che 10042 der die Kavität formenden metallischen geschlitzten Antennenstruktur korrespondiert. Die LED Nanosäule ist inner halb des Bereichs der Kavität bei ihren Seitenwänden mit einer transparenten isolierenden Schicht 1020 oder Passivierungs schicht 1020 bedeckt. Die Schicht verhindert einen unerwünsch ten elektrischen Kontakt zwischen der LED Nanosäule und der umgebenden Struktur der Kavität. Die Passivierungsschicht 1020 verläuft von dem zweiten Kontakt 1005 in Richtung dem Bereich des ersten Kontaktes 1011.

Figur 8D zeigt die Ausführung entlang der X-X Ansicht. Der aktive Bereich 1015 ist in der Kavitätsaussparung angeordnet, die auf den Seitenwänden der LED Nanosäule geformte Passivie rungsschicht 1020 verläuft vom Boden der Kavität zum oberen an dem ersten Kontakt angrenzenden Teil des LED Nanosäule. Es ist anzumerken, dass obwohl der aktive Bereich mit einer Seite auf dem Pegel, der mit der oberen Hauptoberfläche korrespondiert, angeordnet ist, andere Anordnungen geformt werden können. Zum Beispiel kann der aktive Bereich geringfügig unter der oberen Hauptoberfläche gebildet sein. Alternative kann der aktive Be reich so gebildet sein, dass er den Pegel der oberen Hauptober fläche kreuzt.

Figur 10 zeigt einige Beispiele für die Geometrie für eine Beschichtung, Mesa Struktur, Konverter, Farbfilter oder irgend eine andere auf der lichtemittierenden Vorrichtung angeordneten Struktur. Wegen der Emissionscharakteristik der Vorrichtung braucht eine Struktur keine symmetrische Struktur besitzen, wie in den Abbildungen gezeigt kann ihre Geometrie vielmehr abwei chen. In dem illustrierten Beispiel weist Struktur 1065 (zum Beispiel ein Farbfilter) die Form eines Halbzylinders in der Teilfigur A auf. In der Teilfigur B kann die Struktur 1065 die Form einer Halbkugel besitzen. Das liegt an der schmalen Emis-sionscharakteristik der Vorrichtung.

Figur 11 zeigt ein weiteres Beispiel, das Farbfilter und Sepa ratoren benutzt, um Übersprechen zu reduzieren. Die Licht emit tierende Vorrichtung weist einen Farbfilter 1046 auf der Kon-taktschicht 1002 auf. Der Farbfilter 1046 weist eine Deck schichtstruktur 1046b auf, um Kopplung von emittiertem Licht in ein anderes Material zu verbessern. Die Struktur kann periodisch sein, d.h. ein photonischer Kristall oder eine ähnliche Struk tur. Auch nichtperiodische Strukturen wie z.B. einfache Aufrau-hung können benutzt werden, um das Auskoppeln von Licht zu erhöhen. Die lichtemittierende Vorrichtung weist auch nahezu jeder Seite des Pixels und der lichtemittierenden Vorrichtung transparente Separatoren 1049 auf. Die Separatoren 1049 weisen eine grob mit der Höhe der lichtemittierenden Vorrichtung kor-respondierende Höhe auf.

Die dargestellte Vorrichtung wird in einer Ausführung als mo nolithisches Displays mit Kavitäten gefertigt, die jeweils die gleiche Länge aufweisen. Dieses Display wird als lichtemittie rendes Element für das Beispiel einer Lichtführung nach der weiter unten beschriebenen Figur 248 verwendet.

Figur 12 zeigt einen Wachstumsträger 1, insbesondere ein Saphir-Substrat. Dieser eignet sich vor allem für das GaN Materialsys tem. In einem ersten Schritt werden Anpassschichten oder andere Maßnahmen getroffen, um eine möglichst planare Oberfläche zu erhalten. Dann erfolgt das Abscheiden einer Anwachsschicht 3. Auf dieser wird eine isolierende Maskierungsschicht z.B. aus SiO. Diese wird anschließend strukturiert, so dass längliche rechteckige Bereiche freigelegt werden, die Bereiche sind zu einander parallel und im Wesentlichen gleich groß . Auf diese freien Bereiche wird epitaktisch eine Anzahl von, beispielsweise sechs, Materialvolumina 7 in Form von Polyedern, insbesondere Quader aufgewachsen . Dieser Kern kann dotiert sein, so dass er gut den Strom leiten kann. An der Oberfläche und den Seitenwän den wird anschließend eine aktive Schicht 9 aufgebracht. An diese wiederum schließt sich eine Zusatzschicht 11 an. Letztere ist von einem anderen Dotiertyp wie der Kern und kann z.B. auch eine Stromaufweitungsschicht umfassen, um Ladungsträger mögli ches gleichmäßig über den ganzen Bereich, d.h. Oberfläche und Seitenflächen zu verteilen. Auf diese Weise ergeben sich m-LEDs in Quader- oder Barrenform.

In Figur 12 weist die Anwachsschicht 3 eine n-Dotierung und insbesondere GaN auf. Die Maskierung 5 umfasst Siliziumdioxid oder Siliziumstickstoff. Die Materialvolumina 7 weisen ein zur Anwachsschicht 3 gleiches Material auf. Die aktive Schicht 9 beinhaltet In- oder Al-GaN-MQW (Multi Quanten-Gräben) . Die Zu satzschicht 11 ist p-dotiert und basiert ebenfalls auf GaN. Andere Materialsysteme sind ebenso möglich. Die so gebildeten Strukturen sind mit Längsachsen im Wesentlichen parallel zuei nander und weise die gleiche Größe bzw. Geometrie auf. Varia-tionen ergeben sich aus Prozessschwankungen.

Figur 13 zeigt einen weiteren Schritt zur Herstellung eines vorgeschlagenen elektronischen Bauelements in gleicher Quer schnittsdarstellung. In Figur 13 wird eine Spiegel-Metallisie rung 13 oder ein Lötmittel bereitstellenden spiegelnden erste Metallisierung 13a an den der Anwachsschicht 3 abgewandten Ober fläche der mit der aktiven Schicht 9 und den weiteren 11 Schich ten bedeckten Materialvolumina 7 erzeugt. Diese bilden somit die p-Kontakte. Die Spiegel-Metallisierung 13 befindet sich so mit auf der Oberseite der Quader und kontaktiert die darunter-liegende p-dotierte Schicht über die ganze Länge. Dadurch wird ein großflächiger Kontakt erzeugt, der eine gleichmäßige Strom verteilung in die p-dotierte Schicht begünstigt.

Figur 14 zeigt einen weiteren Schritt zur Herstellung eines vorgeschlagenen elektronischen Bauelements in Darstellung eines Querschnitts. In diesem wird eine Lötmittel-Metallisierungs schicht 13b als erstes an eine Hauptoberfläche eines flächigen Trägers 15 gebondet und dann diese bereitgestellt. Die Lötmit-tel-Metallisierungsschicht 13b enthält eine Anzahl an Kontakt-streifen deren Länge der Länger der Quader oder Baren und der Kontakte 13a entspricht. Zudem ist der Abstand zwischen den kontaktstreifen so gewählt, dass er dem Abstand der Barren auf dem Substrat 1 entspricht. Der Träger mit der Metallisierung wird über den Quadern angeordnet und ausgerichtet und anschlie-ßend daran gebondet oder anderweitig stoffschlüssig befestigt. Dadurch ist eine Kontaktierung gewährleistet und die Metalli sierung 13b bildet einen gemeinsamen Anschluss für alle Quader. Die erste Metallisierung 13a kann zur Lötmittel-Metallisie rungsschicht 13b das gleiche Material aufweisen.

Anschließend wird wie in Figur 15 dargestellt, der Träger ge-flippt und der Wachstumsträger bzw. das Saphirsubstrat 1 von der Anwachsschicht 3 entfernt. Dieser Prozess erfolgt unter anderem mittels eines Laser-Lift-Off Prozesses (LLO (Laser-Lift-Off)).

Figur 16 zeigt einen weiteren Schritt, in dem die Anwachsschicht 3 und Teile der Maske wieder entfernt wurden. Diese Entfernung erfolgt in zwei Schritten, bei dem erst die Anwachsschicht zu einem großen Teil entfernt wird. Anschließend wird das Element so bearbeitet, dass ein Bereich 7 vorstehend übrigbleibt, in diesem Bereich von dem weiteren Ätzprozess, insbesondere eines Ätzprozess für die Maskierungsschicht 5 ausgespart wird. Wie dargestellt ergibt sich eine Struktur, in der die aktive Schicht 9 und die weitere Schicht 11 gegenüber der Oberfläche des Be-reichs 7 leicht zurückgesetzt ist. Der Ätzprozess kann durch reaktives Ionenätzen oder auch Plasmaätzen erfolgen.

Die nunmehr an den Oberflächen freiliegenden Bereiche werden in einem folgenden Schritt in Figur 17 von einer Passivierungs-Schicht vollständig umgeben. Dies enthält SiO und wächst über die vollständige Oberfläche entlang der Längsseite der Quader. Ebenso wird die Oberfläche der Metallisierung 13b von einer Passivierungsschicht überzogen, die sich auch in den Undercut zwischen Graben und Metallisierung 13a, 13b erstreckt. Obwohl in der gezeigten Darstellung Frontseite freiliegend dargestellt ist, versteht es sich von selbst, dass auch hier eine Passivie rung erfolgt, um die darunterliegenden Schichten vor Oxidation oder Beschädigung zu schützen.

Gemäß Figur 18 wird nun eine Foto Maske aufgebracht (nicht dargestellt) und die Passivierung entlang der Oberfläche der Quader in einem Streifen wieder durch eine Ätzprozess geöffnet und der darunterliegende Kern freigelegt. Die Breite des Strei fens ist etwas kleiner als die Breite der Oberfläche des Kerns. Dadurch verbleibt eine Passivierung auch entlang der längssei tig verlaufenden Kante des Kerns. Anschließend wird in einem weiteren Schritt eine weitere Metallisierung 13c in den Streifen eingebracht. Diese bildet die n-Kontakte 21 für die m-LED Ele mente. Neben dem durch einen Streifen gebildeten n-Kontakt wird dieser auch durch eine Metallisierung 13d an einer Seite kon taktiert. Die Metallisierung 13d erstreckt sich in dieser Aus führung über die ganze Längsseite des m-LED Elementes und ver läuft auch entlang der Seitenwand bis hinunter zu der Passivie-rung 17. Metallisierung 13d ist reflektierend ausgeführt. Der Verlauf der Metallisierung 13d ist so gewählt, dass jeweils zwei Metallisierungen 13d an den Seitenwänden der m-LED Elemente sich gegenüberliegenden. Bei drei benachbarten m-LED Elementen lie gen sich zumindest zwei Metallisierungen der Elemente gegenüber.

Auf einer Seite, in Figur 18 ganz links dargestellt ist ebenso eine weitere dritte Metallisierung 13e abgeschieden. Diese bil det eine metallische n-Zwischenverbindung 27 zu an diese Ober fläche der Passivierungsschicht 17 angebrachten n-Kontaktberei-chen 23. Diese können mittels vierten Metallisierungen 13f aus gebildet sein. Die n-Kontaktbereiche 23 können als Kontakt streifen erzeugt werden und sind in Figur 20 und 21 dargestellt.

Hingegen ist auf der ganz rechten Seite des in Figur 18 darge-stellten Pixelelements die Passivierung in einem Bereich ent fernt wurde so dass die Metallisierung 13b freiliegt. Diese ist anschließend mit dem elektrisch leitenden Material 13g aufge füllt und bildet einen planaren p-Kontaktbereiches 19, der mit tels der Lötmittel-Metallisierungsschicht 13b mit den p-Kontak-ten 20 elektrisch verbunden ist. Der p-Kontaktbereich 19 ist großflächig und auf diese Weise für ein Bonden geeignet.

In dem letzten Schritt nun, dargestellt in Figur 19 werden nun ein Teil der Zwischenräume mit einem Konvertermaterial aufge-füllt. Im Einzelnen wird aber lediglich der Zwischenraum auf gefüllt, in dem keine reflektierenden Metallisierungen vorhan den sind, der Bereich mit sich gegenüberliegenden Metallisie rungen 13d bleibt ausgespart. Mit anderen Worten wird lediglich der oder die Zwischenräume mit Konvertermaterial befüllt, bei denen Seitenwandspiegel-Metallisierungen 13d voneinander abge wandt erzeugt wurde. Hintergrund ist der, dass durch die re flektierende Metallschicht, in der aktiven Schicht erzeugtes Licht zurück in Richtung des Konvertermaterials gelenkt wird. Das Konvertermaterial wird bis ungefähr zur Höhe der n-Kontakte 21 aufgefüllt. Dadurch können auch leicht schräg emittierte Photonen im Konverter umgewandelt werden.

Das Konverter-Material 25 kann beispielsweise bei baugleichen epitaktisch erzeugten Mikroleuchtdioden, die beispielsweise im Ultraviolett-Bereich emittieren, für eine jeweilige Farbe der art verschieden erzeugt sein, dass in rotes, grünes und blaues Licht gewandelt wird. Bei einer Anzahl von sechs elektrisch m-LEDs, kann für je zwei benachbarte m-LEDs ein auf eine Farbe abgestimmtes Konvertermaterial 25 verwendet werden. Da damit jeder Farbe zwei m-LEDs zugeordnet sind, ist für jede Farbe eine Redundanz gegeben. Auf diese Weise ist ein redundantes RGB-Pixel erzeugt.

Figur 20 zeigt ein derartiges in Reihe angeordnetes Pixel mit drei Subpixel aus je zwei m-LEDs mit dazwischen angeordneten Konvertermaterial in Draufsicht. Figur 21 zeigt einen Längs schnitt des gleichen Pixelelements. In dieser Ausführung gibt es einen gemeinsamen p-Kontakt 19, der sich über die gesamte Länge des Pixels erstreckt. Die n-Kontakte 23 kontaktieren je weils ein Paar von m-LEDs, wobei zwischen diesen Konverterma terial für die Lichtumwandlung in verschiedene Wellenlängen an geordnet ist. Figur 20 zeigt im Besonderen, dass n-Kontakte 21 mit n-Kontaktbereichen 23 mittels Seitenwandspiegel-Metallisie-rungen 13d und an der dem Träger 15 abgewandten Seite der Pas sivierungsschicht 17 abgeschiedenen dritten Metallisierungen 13e elektrisch verbunden sind, die n-Zwischenverbindungen 27 ausbilden. N-Kontakte 21 sind als zweite Metallisierungen 13c ausgebildet. N-Kontaktbereiche 23 sind als vierte Metallisie-rungen 13f ausgebildet.

Die n-Kontaktbereiche 23 und p-Kontaktbereiche 19 sind in Form von Anschlussstreifen oder Stromschienen ausgebildet und können sowohl auf der Vorderseite zum Anbonden von Kontaktdrähten, aber auch auf der Rückseite des Trägers zum Anschluss als „Flip-Chip" angeordnet sein. Figur 21 zeigt zudem, dass mittels fünf ten Metallisierungen 13g erzeugte p-Kontaktbereiche 19 mittels der Lötmittel-Metallisierungsschicht 13b elektrisch angeschlos sen sind. Diese ist mit aus ersten Metallisierungen 13a erzeug ten p-Kontakten 20 elektrisch verbunden, die hier nicht darge-stellt sind.

Eine weitere Kontaktierungsmöglichkeit eines derartigen Pixels in Figur 22 dargestellt. Das Pixel ist hier als ein auf ober flächenmontierbares Modul ausgebildet. Im Unterschied zur vor-herigen Ausführung sind hier die n-Kontakte 21 über Zwischen leitung 27 an n-Kontakt-Durchkontaktierungen 29 oder Vias elektrisch angeschlossen. Die n-Kontakte 13d sind über die an den Seitenwänden verlaufenden Metallisierungen mit den Zwi schenleitungen verbunden. Für jeden n-Kontakt existiert eine Durchkontaktierung. Die Via 29 und die Zwischenschichten sind zu der Metallisierung 13b (hier nicht dargestellt) und dem Trä ger 15 elektrisch isoliert.

Figur 23 zeigt den Längsschnitt des Pixelelements. Leitung 27 kontaktiert den n-Kontakt 13d und führt dann an ein Via 29, welches mit dem n-Kontakt 23 auf der Unterseite des Trägers 15 verbunden ist. Passivierungsschicht 17 trennt den p-Kontakt 31 ebenfalls auf der Unterseite und die damit verbundene Metalli sierung von dem n-Kontakt. Durch die beiden Kontakte auf der Unterseite kann das Pixel direkt auf einer Matrix angebracht werden .

Figur 24 zeigt ein für Rot-Grün-Blau-Licht redundantes Pixel, bei dem die n-Kontakt-Durchkontaktierungen 29 an den Stellen ausgebildet wurden, an denen die Seitenwandspiegel-Metallisie rungen 13d enden. Diese verlaufen von den zweiten Metallisie rungen 13c kommend, entlang den zum Träger 15 senkrechten Ober flächen der Passivierungsschicht 17 bis zu der zum Träger 15 abgewandten und parallelen Oberfläche der Passivierungsschicht 17. Von dort aus sind Via 29 vorgesehen, welche den N-Kontakt mit Bereichen 23 auf der anderen Seite des Trägers kontaktieren. Ebenso ist ein Via 31 vorgesehen, welche an einer Stelle des Trägers gegenüber der Mitte des Konvertermaterial liegen und die p-Schichten kontaktieren. Auf diese Weise ist ein redundan tes RGB-Pixel erzeugt, da auch bei Ausfall eines m-LED weiterhin das zweite angesteuert werden kann.

In dieser Ausgestaltung sind drei Konvertermaterialien vorge-sehen. Jedoch muss blaues Licht nicht konvertiert werden. Daher kann anstatt Konvertermaterial für blaues Licht auch eine Dif fusion oder ein anderes Material benutzt werden. Zudem sind hier leidglich einzelne Pixelelemente gezeigt. Es versteht sich hin gegen von selbst, dass auch eine Vielzahl von Pixeln auf diese Art herstellbar sind, dadurch können monolithisch eine Vielzahl von Pixelelementen in Reihe und Spalten gefertigt werden. Diese bilden ein m-Display oder ein Modul, welches wiederum auf einen Träger oder ein Board mit entsprechender Ansteuerelektronik aufgesetzt und kontaktiert werden kann.

Figur 25A ist eine Ergänzung zu der Ausführungsform der Figur 24 mit einigen weiteren der in dieser Offenbarung beschriebenen Maßnahmen. Das redundante Pixel ist mit einer dielektrischen und transparenten Deckschicht 37 überzogen, die anschließend planarisiert wurde. Die Deckschicht erstreckt sich dabei auch in die Vertiefungen zwischen den Pixeln, so dass diese mit einem Material gefüllt sind. In der Deckschicht 37 ist eine lichtfor mende Struktur in Form eines auf die jeweilige Farbe abgestimm ter photonischer Kristall 34 eingebracht. Der Kristall ist nach einem der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken herge stellt. Er kann neben der hier konkret dargestellten Struktur auch durch andere in dieser Offenbarung gezeigten Strukturen gebildet werden. Die photonische Struktur umfasst jeweils Ab-schnitte 35 und 36 aus Materialien mit unterschiedlichem Bre chungsindex, wobei das Material 35 der Deckschicht entspricht. Die erste Struktur 341 besitzt Abschnitte mit der Dicke Dl, die auf die Wellenlänge des vom Konverter 25r emittierten Lichts abgestimmt ist. Im Fall von rotem Licht ist Dicke Dl und damit der Abstand zwischen Abschnitten des gleichen Brechungsindex am größten .

Über dem zweiten Subpixel mit dem Konvertermaterial 25g ist eine photonische Struktur angeordnet, deren Abschnitte den geringe-ren Abstand D2 zueinander aufweisen. Über dem Subpixel mit dem Konvertermaterial 25b ist der Abstand D3 zwischen Material mit gleichem Brechungsindex am kleinsten, die Periodizität als Kehr wert zum Abstand entsprechend am größten. In dieser Darstel lungsform ist die photonische Struktur so ausgeführt, dass ihre Periodizität and die Frequenz des emittierten Lichts angepasst ist. Daraus ergeben sich die unterschiedlichen Abstände. In einer anderen Ausführung kann vorgesehen sein, gemeinsame Tei ler oder Vielfache dieser Periodizität zu wählen, oder auch Übergitter anzugeben, um gegebenenfalls eine photonische Struk-tur mit gleichen Abständen zwischen Material mit gleichem Bre chungsindex vorzusehen. Alternativ kann mit einem solchen Über gitter auch eine frequenzselektive Wahl erfolgen, d.h. wie in einigen Ausführungen hierin gezeigt, nicht konvertiertes Licht abgelenkt, gestreut oder reduziert werden. Auf diese Weise kann auch die photonische Struktur als Filter für nicht konvertiertes Licht wirken, das aus den Konvertern 25r und 25b austritt .

Figur 25B zeigt zu dieser Struktur eine Draufsicht. In dem linken Teilbereich ist das Subpixel 25r, im mittleren Teilbe-reich das Subpixel 25g und im rechten Teilbereich das Subpixel 25b jeweils mit einer photonischen Struktur dargestellt. Die photonische Struktur des ersten und zweiten Teilbereichs ist als sogenannte eindimensionale photonische Struktur ausgebil det. Aufgrund der Balkenform der photonischen Struktur, wobei das Material unterschiedlichen Brechungsindex im Wesentlichen parallel zu den m-LEDs und den Konvertermaterial verläuft, ergibt sich eine virtuelle Bandlücke entlang der Periodizität. Licht was sich entlang Richtung x ausbreitet, wird durch die photonische Struktur reduziert. Im rechten Abschnitt für das Subpixel 25b ist eine zweidimensionale photonische Struktur ge zeigt, deren Periodizität in beide Raumrichtungen x und y die gleiche ist. Dadurch ergibt sich eine Unterdrückung der Licht ausbreitung von emittiertem Licht in beide Raumrichtungen und Licht wird in einem engen Kegel abgestrahlt.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass anstatt der gezeigten pho tonischen Struktur auch eine Mikrolinse oder eine andere licht formende Struktur über den einzelnen Subpixeln angeordnet wer den kann. Gleiches gilt im Übrigen auch für andere m-LED-Anord-nungen. eine Mikrolinse wird photolitograpisch hergestellt und scheint auch bei kleineren Strukturen durch eine inhärente se lektive Ätzung möglich.

Wieder auf Figur 25A verweisend, zeigt die Figur darüber hinaus noch Beispiele von Ansteuerungsmöglichkeiten der verschiedenen Subpixel. Natürlich weiß der Fachmann, dass in einer Implemen tierung zweckmäßigerweise nur eine der möglichen Ansteuerungen verwendet wird. Die Darstellung ist daher schematischer Natur. Für alle Subpixel 25r sind die Anschlusskontakte 19 an jeweils ein gemeinsamen Massepotential 40 angeschlossen. Die Kontakte 23 für das erste Subpixel mit dem m-LED Paar und Konverter 25r führen jeweils über einen Stromtreibertransistor 41 an eine Spannungsquelle 43. Dadurch können beide m-LED in der Ausge staltung für das Subpixel 25r unabhängig voneinander mit Strom versorgt werden. Somit kann jede m-LED eventuell bei gleicher Gesamtintensität mit niedrigeren Stromstärken betrieben werden, für das mittlere Pixel sind zwischen Stromtreibertransistor und m-LED jeweils eine Schmelzsicherung 44 geschaltet. Diese Aus führung ähnelt insofern einer der Ausgestaltungen in den Figur 323 bis 327. Eine der Schmelzsicherungen ist mit einem die

Sicherung auslösenden Element verbunden, welche in der Figur durch das Bezugszeichen 45 dargestellt ist. In dem rechten Sub pixel 25b sind beide Anschlüsse 23 mit einem gemeinsamen Strom treiber 41 verbunden. Der Stromtreibertransistor 41 kann unter anderem als die in dieser Anmeldung offenbarten Treibertransis toren ausgestaltet sein. Dazu gehört beispielsweise auch der in dieser Anmeldung offenbarte Backgatetransistor in Figur 296ff.

Zudem müssen die einzelnen Subpixel nicht parallel angeordnet sein. So besteht die Option, ein Paar m-LED versetzt zu den beiden anderen oder auch um 90° versetzt anzuordnen. Figur 25C zeigt beispielhaft eine derartige Pixelstruktur in Draufsicht. In der linken Ansicht sind zwei Reihen von Subpixeln der Pixel PI, P2 und P3 dargestellt. Diese sind alternierend angeordnet, d.h. Pixel 1 hat in der ersten Reihe das grüne und blaue Sub pixel, während zentriert in der zweiten unteren Reihe das rote Subpixel angeordnet ist. Pixel P2 ist wiederum genau andersherum angeordnet, d.h. blaues und grünes Subpixel in der zweiten Reihe, das rote Subpixel in der ersten Reihe. Daraus ergibt sich zwar eine Struktur ähnlich den oberen Ausführungen, jedoch ist die Ansteuerung leicht unterschiedlich da die drei in Reihe angeordneten Subpixel zu mindestens zwei verschiedenen Pixeln gehören. Im rechten Teil der Figur 25C ist das rote Subpixel mit seinen Quadern senkrecht zu den beiden anderen Subpixelpaa-ren angeordnet. Dies ergibt einen sehr geringen Platzverbrauch.

Figur 26 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines m-Rods M, wie er separat hergestellt ist. Es dient als Basis für die Herstellung des vorgeschlagenen elektronischen Bauelements mit einer Viel-zahl horizontal ausgerichtete m-Rods .

Der m-Rod umfasst einen Kern 1, der von einer Schichtfolge 3 teilweise eingehüllt ist. Die Schichtfolge 3 ist von innen nach außen mittels einer ersten Schicht 5, einer aktiven Schicht 7 und einer zweiten Schicht 9 ausgebildet. Der Kern 1 umfasst n-dotiertes GaN. Die erste Schicht 5 kann ebenso n-dotiertes GaN aufweisen, jedoch eine unterschiedliche Dotierkonzentration . Die aktive Schicht 7 weist einen oder mehrere Quantentöpfe oder Quantenwells mit InGaN auf. In der aktiven Schicht 7 rekombi-nieren die Ladungsträger und emittieren Licht. Die zweite Schicht 9 ist auf der aktiven Schicht 7 abgeschieden und weist p-dotiertes GaN auf.

Der m-Rod wird auf einer einem Saphir-Substrat S erzeugt, auf den eine optionale Anwachsschicht 2 aus n-dotiertes GaN aufge-wachsen ist. Auf dieser ist eine strukturierte Maske 4b aus Si02 aufgebracht .

Der m-Rod M ist im Querschnitt ein regelmäßiges Sechseck. An seiner Spitze verkleinert sich der Durchmesser und läuft in Form einer Pyramidenspitze aus. Aktive Schicht 7 erstreckt sich so um den Kern und verläuft im Wesentlichen von der Maskenschicht 4b bis zur Spitze. Ebenso umfasst die p-dotierte GaS Schicht den Kern und die aktive Schicht 7 vollständig.

Durch die Form und die Geometrie, insbesondere den Durchmesser der m-Rods zusammen mit dem benutzten Materialsystem für die aktive Schicht und/oder von Dotierungen wird eine Emissionswel lenlänge eingestellt. Die Größe des m-Rods, insbesondere die Höhe liegt im Bereich weniger pm, beispielsweise kleiner 20pm oder im Bereich von 5pm. Der Durchmesser beträgt ebenfalls we nige pm, beispielsweise 2pm. In einigen Aspekten liegt ein Ver hältnis von Höhe zu Durchmesser um Bereich von 1 zu 1 bis 4 zu 1. Nach der Herstellung wird der m-Rod von dem Wachstumssubstrat 2 abgenommen und weiter prozessiert.

Figur 27A zeigt ein Ausführungsbeispiel einen auf einem Träger fixiertes und elektrisch angeschlossenen m-Rods M, der so ein Pixel oder Subpixel bildet. Der Querschnitt des m-Rods ist in der Figur 27A entlang der Schnittfläche AA rechts oben nochmals dargestellt. Der m-Rod weist einen Querschnitt in Form eines Sechsecks mit gleichen Winkeln und Kanten auf. Die Schichtfolge 3 von innen nach außen ist dargestellt, wobei diese zusätzlich außen von einer Stromaufweitungsschicht 28 umgeben ist. Die Stromaufweitungsschicht ist zweckmäßigerweise transparent und erstreckt sich von der Spitze des m-Rods bis zur isolierenden Schicht 4b.

Der m-Rod M ist nun längs und im Wesentlichen parallel zum Träger B angeordnet. An seinem ersten Längsende 12 ist die Stromaufweitungsschicht 28, bzw. die p-dotierte Schicht 9 an einen ersten Kontakt 13 angeschlossen. Der erste Kontakt er streckt sich entlang der unteren Halbseite der Pyramide oder der Spitze, und verläuft von der Spitze 12 bis zu dem sich längs erstreckenden Bereich. Ein Teil des Kontaktes ist auch an der Oberseite der Spitze angebracht, so dass der Kontakt eine Art Kappe bildet und die Spitze des m-Rods teilweise verkapselt. Der Kontakt 13 ist wiederum auf einen Kontaktbereich 17 aufge bracht, der mit dem Träger B und eventuell darin vorhandenen elektrischen Strukturen verbunden ist. Der Kontaktbereich 17 reicht über die Oberfläche des Trägers B hinaus, wodurch der m-Rods von der Oberfläche des Trägers leicht beabstandet ist.

An seinem anderen rückwärtigen Ende 14 ist der Kern 1 an den Kontakt 15 angeschlossen. Durch die Reste der isolierenden Mas-kierungsschicht 4a, erzeugt der Kontakt 15 keinen Kurzschluss und ist von der Schicht 19 oder auch 28 elektrisch isoliert. Der Kontakt 15 reicht in seiner Höhe bis ungefähr an den oberen Teil der Isolationsschicht 4a. Auch dieser Kontakt ist elektrisch und mechanisch mit einem Kontaktbereich 19 verbun-den. Kontaktbereiche 17 und 19 sind im Wesentlichen gleich hoch, so dass der m-Rod parallel zur Oberfläche des Trägers ausge richtet ist. Der Raum zwischen dem Träger B und dem m-Rod ist in diesem Beispiel leer, d.h. nicht mit einem reflektierenden Material ausgefüllt. Wie weiter unten dargelegt, ist es jedoch zweckmäßig eine Reflektorstruktur unterhalb und um den so an geordneten m-Rod herum anzulegen.

Figur 27B stellt eine alternative Ausgestaltung und Ergänzung zu Figur 27A dar. In dieser Ausführung ist der m-Rod direkt mit der Oberfläche des Träger B in Kontakt gebracht. Für eine Kon taktierung ist ein Kontaktbereich 17 ' vorgesehen, der relativ großflächig ausgestaltet ist, was die Positionierung verein facht. In einer weiteren Ausführung kann dieser Kontaktbereich 17 ' auch über die Oberfläche des Trägers B leicht hinausragen, so dass der m-Rod leicht oberhalb angeordnet ist. Kontaktierung 15 ist mit Kontaktelement 19' verbunden. Zusätzlich zeigt die Figur ein weiteres Substrat IC-S, in dem mehrere Treiberschal tungen, Leitungen und andere Bauelemente untergebracht sind. Eine weitere Kontaktierung 38 und 39, die ebenfalls großflächig ausgeführt sind, sind an die Leitungen und Schaltungen ange schlossen. Beispielsweise führt der Kontaktbereich 38 an ein Massepotential 41, der Kontaktbereich 39 and eine Treiberschal tung 40, hier schematisch dargestellt. Ein Kleber 37 verbindet beide Träger miteinander. Wegen der Großflächigkeit der Kontakte ist eine Positionierung der Träger aufeinander vereinfacht.

In einer anderen Ausführung nach Figur 27B kann der m-Rod direkt auch dem Basisträger B aufliegen. In dieser Ausgestaltung ist die p-dotierte Schicht 9 bzw. die Stromaufweitungsschicht ent-lang einer Längsseite direkt mit einem ersten Kontaktbereich 17' auf der Oberfläche des Trägers B verbunden. Ein zweiter Kontaktbereich 19' wird isoliert davon im Träger B vorgesehen und ist elektrisch und mechanisch an den Kontakt 15 angeschlos sen. Neben einer einfacheren Herstellung, so können die Schritte in den Figuren 30 und 31 weggelassen werden, ist hier ein grö ßerer Kontaktbereich 17' möglich. Dadurch wird eine Ausrichtung und Platzierung vereinfacht. Kontaktbereich 17' umfasst eine reflektierende leitfähige Schicht. Zudem kann auch hier eine reflektierende Struktur um die m-LED herum vorgesehen sein. Diese bildet einen Kasten um die m-LED, wobei die Fläche oder der Raum dazwischen mit Konvertermaterial aufgefüllt sein kann.

Figur 28 bis 38 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines vorge-schlagenen Verfahrens zur Herstellung einer Gruppe optoelekt ronischen Bauelementen aus drei m-Rods . Figur 28 zeigt drei nebeneinander angeordnete und sich senkrecht aus einem Wachs tumssubstrat S erstreckende m-Rods M, die mittels einer eine erste Dotierung aufweisenden optionalen Anwachsschicht 2 er-zeugt werden. Eine strukturierte Maske 4b ist auf der Oberfläche des Wachstumssubstrats 2 aufgebracht. In den offenliegenden Stellen wird ein länglicher Kern 1 senkrecht aus der Anwachs schicht 2 gebildet, wobei ein Kern 1 ein zur Anwachsschicht 2 gleiches Material aufweist. Der Wachstumsprozess erzeugt die in den Figuren 26 bis 28 zulaufende Spitze. Anschließend wird die Schichtenfolge 3 in mehreren Schritten auf dem Kern abgeschie den. Auf dem Kern wird als erstes die Schicht 5 mit gleichem Dotierungstyp abgeschieden. Auf dieser wird eine aktiven Schicht 7 aufgewachsen . Diese umfasst mehrere Quantenwells . Eine p-dotierte Schicht 9 schließt sich auf der aktiven Schicht 7 an. Zusätzlich wird auf der p-dotierten Schicht ein Stromaufwei tungsschicht aufgebracht, um die injizierten Ladungsträger über den gesamten Bereich der p-dotierten Schicht 9 zu verteilen. Natürlich kann auch p- und n-Dotierung vertauscht werden, die Schichtenfolge 3 wird in diesen Beispielen sofern möglich epi taktisch hergestellt.

Figur 28 zeigt einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung eines vorgeschlagenen optoelektronischen Bauelements. Für die Gruppe von drei m-Rods werden erste Kontakte 13 ausgebildet.

Dazu wird ein Fotolack 11 auf die Oberfläche des m-Rods und die Stromaufweitungsschicht aufgebracht. Das Längsende 12 mit der Spitze wird anschließend mittels 02-Plasma-Ätzens freigelegt und ein leitender transparenter Kontakt flächig auf die Spitze auf-gebracht. ITO eignet sich für diesen Kontakt 13. Wie in der Figur 28 gezeigt reicht der Kontakt nicht über die ganze Spitze, sondern nur über den oberen Bereich.

In Figur 29 ist eine alternative Ausführung zu sehen. Diese kann erzeugt werden, in dem der erste Kontakt 13 nach Figur 28 als seed layer dient und anschließend Kontaktmaterial darauf gal vanisiert oder gesputtert wird. Dadurch weist der Kontakt 13 mindestens eine Kontaktebene auf, an die ein erster Kontaktbe reich 17 eines Trägers B auf einfache Weise mechanisch und elektrisch angeschlossen werden kann. Die Kontaktebenen zum Kontaktieren mit den ersten und zweiten Kontaktbereichen 17 und 19 verlaufen parallel entlang der Längsachse eines m-Rods M. Die Ausbildung des ersten Kontakt 13 als ein Würfel oder Quader ist zweckmäßig, da das so erhaltene Bauteil damit keine starke Veränderung deines Durchmessers zeigt, sondern im Wesentlichen einen Köper mit einer Hexagongrundfläche oder einen anderen Polyeder bildet.

Figur 30 bis Figur 32 zeigen weitere Verfahrensschritte eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines vorgeschlage nen optoelektronischen Bauelements. In diesen werden die m-Rods als Gruppe von insbesondere drei m-Rods M von einem Wachs tumssubstrat S auf eine Folie 23 insbesondere mittels einer Flip-Chip-Technik übertragen. Figur 30 bildet die Ausgangspo-sition für das Verfahren. Es sind zwar lediglich drei Rods dargestellt, jedoch können eine Vielzahl derartiger m-Rods in Spalten und Reihen vorgesehen sein.

In einem ersten Schritt wird nach Figur 31 die m-Rods von einer Verbindungsschicht 21, insbesondere eine Thermoplast-Verbin dungsschicht 21 umgeben. Diese reicht von der Kontaktierung 12 bist zu der Maskierungsschicht 4b. Gegebenenfalls wird, hier nicht dargestellt, die Verbindungsschicht 21 bis auf die ersten Kontakte entfernt, so dass sich eine planare Oberfläche ergibt. Die ersten Längsenden 12 und die Kontakte 13 liegen vorüberge hend auf einem Ersatzträger E auf. Die Gruppe von m-Rods M wird bei diesem Schritt gemeinsam mit der Aufwachsschicht 2 und dem Saphiersubstrat auf den Ersatzträger transferiert.

In Figur 32 ist der Ersatzträger E entfernt, so das die m-Rods M jetzt von der Verbindungsschicht 21 zusammengehalten werden, zudem wird das Wachstumssubstrat S und die Schicht 2 entfernt. Lediglich verbleibt ein Teil der Maskierungsschicht als Isola tionsschicht auf den m-Rods . Auf die Oberfläche des jetzt frei legenden Kerns ist ein Kontakt 15 aufgebracht. Dieser kontak tiert den Kern elektrisch und erstreckt sich auf einen Teil der Isolationsschicht. Der zweite Kontakt 15 kann jeweils mittels Galvanisieren oder Sputtern erzeugt worden sein.

Kontakt 15 weist mindestens zwei Kontaktebenen im Wesentlichen parallel zu der Längsseite des m-Rods auf, an die zum einen ein zweiter Kontaktbereich 19 eines Trägers B auf einfache Weise mechanisch und elektrisch angeschlossen werden kann, und zum anderen ein m-Rod M an der in Figur 33 gezeigten Folie 23 befestigt werden kann. Wie der Kontakt 13 kann auch der zweite Kontakt 15 würfelförmig oder quaderfömig ausgebildet sein.

Nach dem Aufbringen einer Folie 23, an denen die Kontakte 15 mechanisch befestigt sind, lassen sich die m-Rods transferie ren, aufbewahren oder weiter prozessieren. Die Kontaktierung an der Folie 23 kann durch Adhäsionskräfte aber auch durch Kleber oder ähnliches erfolgen. Die ersten Längsenden 12 verbleiben unverändert. Im nächsten Schritt dargestellt in Figur 34 wird die Verbindungsschicht 21 vollständig entfernt. Dadurch "hän gen" nun die m-Rods vereinzelt an der Folie 23 und lassen sich so einfach auf einen Träger transferieren oder anderweitig wei terverarbeiten. In einer alternativen Ausführung dargestellt in Figur 35 wird die Verbindungsschicht 21 nur teilweise entfernt, so dass die m-Rods hiervon noch leicht umhüllt sind.

Gemäß Figur 35 sind die an der Folie 23 fixierten drei kontak tierten m-Rods derart vereinzelt worden, dass die Verbindungs-Schicht 21 lediglich teilweise entfernt wurde. Die Rods selbst sind davon noch umhüllt, wobei diese sich nicht mehr berühren. Das heißt, die m-Rods sind auch hier vereinzelt. Das von der Maskierung 4b abgewandte Ende eines jeweiligen ersten Kontakts 13 ist weiterhin unbedeckt.

Figur 36 zeigt einen folgenden Verfahrensschritt eines vorge schlagenen Verfahrens zur Herstellung eines vorgeschlagenen optoelektronischen Bauelements in einem Querschnitt. Von der Folie 23 werden Gruppen der vereinzelten m-Rods (M) abgetrennt und danach mittels eines Montagebalkens abgehoben. Hierfür wird die Folie 23 an einer rotierenden Walze angelegt und vorbeige führt, wobei eine Umlenkung einer jeweiligen Gruppe ein Ablösen vereinfacht. Der Montagebalken kann mehrere z.B. mehrere hun dert m-Rods auf einmal abnehmen. In diesem Beispiel sind ver-schiedene m-Rods hintereinander d.h. in die Zeichenebene hinein angelegt. Die Folie der Figur 35 erstreckt sich ebenfalls in die Zeichenebene hinein oder aus dieser heraus, so dass in Figur 85 eine Seitenansicht eben dieser Folie gezeigt ist.

Figur 37 zeigt den Verfahrensschritt, bei dem drei nebeneinan-derangeordnete m-Rods auf einen Träger M transferiert und be festigt werden, die von der Folio 23 abgehobenen m-Rods werden parallel auf die Kontaktberieche 17 und 19 gelegt. Im Besonderen wird Kontakt 13 auf den Bereich 17 gebondet, der Kontakt 15 auf den Bereich 19. Es entsteht so eine elektrische und mechanische Verbindung. Anstatt eines Bondvorgangs kann auch ein Löt- oder ein anderer Befestigungsvorgang benutztet werden. Die Auflage fläche der Kontakte 13 und 15 ist durch die jeweilige Kontakt ebene so ausgestaltet, dass die Auflage auf der Kontaktebene 17 bzw. 19 flächig aufliegt. Dadurch wird ein Verkippen reduziert oder verhindert. Je nach verwendetet Prozesstechnologie und aufwand lassen sich so Gruppen von mehreren m-Rods bis zu ei nigen hundert gleichzeitig transferieren.

Figur 38 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines so ange ordneten Bauelements von einer Seitenansicht her. Der liegende und parallel zu einem Träger B mit einem ersten Kontakt 13 und einen zweiten Kontakt 15 angeschlossene m-Rod M ist mit dessen Kern 1, dessen ersten Schicht 5, aktiven Schicht 7 und zweiten Schicht 9 sowie einer Isolationsschicht 4a dargestellt. Unter halb des m-Rods und jetzt nicht sichtbar ist zudem eine reflek tierende Schicht auf oder in der Oberfläche des Trägers B an gebracht. Zudem ist um den m-Rod herum eine Reflektorstruktur 25 ausgebildet. Diese besitzt eine abgeschrägte Wandung ähnlich den in Figur 85, 90 oder 91 dargestellten Strukturen. Dadurch kann seitliche abgestrahltes Licht nach oben umgelenkt werden. Wie in der Offenbarung hierin beschrieben, können die Seiten wände metallisch sein. Alternativ kann die Reflektorstruktur mit Ti02 in einer Silicon-Matrix ausgeführt sein, die das von der aktiven Schicht 7 erzeugte Licht von dem Träger B weg re flektiert .

Figur 39 und 40 zeigen weitere Ausführungsbeispiele mit drei nebeneinander angeordneten drei optoelektronischen Bauelementen in perspektivischer Sicht. Wie noch erläutert, können die m-Rods zur Erzeugung von Licht gleicher Wellenlänge oder unter schiedlicher Wellenlänge ausgeführt sein.

Figur 39 zeigt hierzu drei m-Rods gleicher Bauweise, parallel zu einem Träger B mit jeweils einem ersten Kontakt 13 und einen zweiten Kontakt 15 an dem Träger B angeschlossen sind. Alle m-Rods M sind zueinander ebenso parallel orientiert. Zwei der Rods sind zusätzlich von einer Konverterschicht CI bzw. C2 ummantelt. Diese konvertiert das blaue Licht in rotes bzw. grünes Licht. Die Oberfläche des Trägers B ist von einem reflektierenden Ma terial bedeckt. Mittels der reflektierenden Schicht 25 kann zusätzliches Licht weg vom Träger B emittiert und damit eine Lichtausbeute verbessert werden.

Im Gegensatz dazu ist in der Ausführung nach Figur 40 der Träger B vollständig von einer dunklen, absorbierenden Schicht 27 be deckt. Dadurch wird der Kontrast verbessert.

Figur 41A zeigt eine Draufsicht auf eine Pixelanordnung mit drei horizontal ausgerichteten m-Rods, die zur Lichtabgabe mit un terschiedlichen Wellenlängen geeignet sind. Die drei m-Rods R, G und B zeigen jeweils unterschiedliche Geometrie, wobei die Länge jeweils gleich ist und sich lediglich die Breite ändern. Um einen gleichmäßige Lichtintensität bei einem Benutzer her-vorzurufen kann die Länge der m-Rods auch unterschiedlich sein. Die drei m-Rods R, G und B sind über einen ersten Kontakt 15 an einen jeweiligen Anschluss auf einem Träger27 angeschlossen. Ein zweiter Kontakt ist an einer Spitze des jeweiligen m-Rods aufgebracht. Diese kontaktieren eine gemeinsame metallische Struktur 28. Die metallische Struktur ist umlaufend und besitzt eine reflektierende schräge Oberfläche ähnlich der Ausführung in Figur 85. Dadurch wird Licht nach oben hin wegreflektiert. Weiterhin ist auf der Oberfläche eine photonische Struktur 30 aufgebracht, die sich über die gesamte durch die umlaufende metallische Struktur gebildete Kavität erstreckt. Sie endet auf der Oberseite der umlaufenden Struktur 28, kann jedoch je nach Anwendungsfall über diese hinausgehen.

In diesem Zusammenhang ist Figur 41B die Seitenansicht der Aus-führungsform der vorherigen Figur. Die photonische Struktur 30 liegt dabei auf den einzelnen Oberflächen der m-Rods nicht auf, sondern ist durch eine transparente dielektrische Schicht leicht beabstandet. Die dielektrische Schicht erstreckt sich zumindest über die der Hauptemissionsrichtung zugewandten Oberfläche der m-Rods, sie kann aber auch die Kavität ausfüllen und so eine planare Oberfläche für die photonische Struktur 30 bilden. Letz tere kann auf die Oberfläche aufgesetzt sein, oder auf diese epitaktisch oder anderweitig aufgebracht werden. Die Höhe der photonischen Struktur ist geeignet gewählt.

Figur 42 zeigt die Ausführung ähnlich wie die von Figur 39 in einer Draufsicht. Ein jeweiliger m-Rod M ist mit dessen ersten Kontakt 13 und dem zweiten Kontakt 15 mit Kontaktbereiche auf einem Trägers B elektrisch und mechanisch verbunden. Hier ist eine Rot-Grün-Blau-Lichtquelle beispielsweise für eine Anzeige oder ein Display dargestellt. Die drei m-Rods M sind baugleich ausgeführt und emittieren beispielsweise blaues Licht. Mittels Konvertermaterial 29 kann das blaue Licht in rotes Licht oder grünes Licht gewandelt werden. In Figur 42 emittiert der von Konvertermaterial freie linke m-Rod M blaues Licht, der mit einem ersten Konvertermaterial 29 bedeckte mittlere m-Rod M rotes Licht und der mit einem zweiten Konvertermaterial bedeckte rechte m-Rod M grünes Licht. In dieser Erste und zweite Kon taktbereiche 17 und 19 des Trägers B sind zudem mit weiteren Kontaktflächen zum Bonden verbunden. In Figur 42 sind oben und unten zwei Bonddrähte dargestellt.

Figur 43 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorge schlagenen Gruppe mit drei m-Rods im Querschnitt. Bei diesen wird der Durchmesser der gewachsenen Strukturen variiert. Diese Variation verändert den Farbort des m-Rods . Somit wird es mög lich, mehrere m-Rods M auf einem Wafer in einem Epitaxieschritt herzustellen, die unterschiedliche Farbe emittieren. Der Durch messer von m-Rods M wird in einem Schritt bei einer selektiven Epitaxie variiert, das heißt, ohne Veränderung eines globalen Wachstums-Parameters .

Auf einem Wachstumssubstrat S sind drei m-Rods M für jeweils eine Emission von Licht einer bestimmten Wellenlänge mit einer dazu abgestimmten räumlichen Erstreckung erzeugt. Die Länge ist im Wesentlichen gleich, jedoch wird der Durchmesser durch das epitaktische Wachstum unterschiedlich. Dadurch ergibt sich eine Änderung von Durchmesser und Struktur kann sich eine andere Farbe ergeben.

Figur 44 zeigt eine Aufnahme eines Elektronenmikroskops derar tiger m-Rods mit unterschiedlicher Größe. Die m-Rods sind re gelmäßige Sechsecke, deren Oberkante leicht abgeschrägt und sich verjüngend zuläuft. Dies entspricht der Spitze in den oben ge zeigten Ausführungen. Je nach Ausgestaltung entspricht die Länge der m-Rods einem Durchmesser. Lediglich im linken Bild beträgt die Länge in etwa dem doppelten Durchmesser des m-Rods . Die m-Rods sind auf einer planaren aber isolierenden Oberfläche ge-wachsen, bei denen ein Bereich als Keimzelle ausgespart wurde. Aus der Änderung der Geometrie ergibt sich eine jeweilige andere Farbe, wobei das m-Rod mit dem kleinsten Durchmesser Licht mit der größten Wellenlänge aufweist. Figur 44 zeigt links einen roten, mittig einen grünen und rechts einen blauen Emitter.

Aus den gezeigten Geometrien ergibt sich somit ein Zusammenhang von Durchmesser zur Wellenlänge bei einer gegebenen Länge. Bei kleiner werdenden Durchmesser steigt die Wellenlänge des Lich tes an. Figur 45 zeigt eine Darstellung von emittierten Wellen-längen von 450 nm bis ca. 650 nm bei verschiedenen Durchmessern. Dieser Zusammenhang ist auch nochmal in Figur 46 dargestellt. Der Durchmesser der rotes Licht emittierenden beträgt in etwa dem halben Durchmesser. Es ergibt sich in einem kleinen Wellen längenbereich ein linearer Zusammenhang zwischen Durchmesser des m-Rods und Wellenlänge des emittierten Licht. Neben der dem hier dargestellten Sechseck als Flächengeometrie kann auch eine andere Geometrie gewachsen werden. Bei kleinen Durchmessern ist dieses Sechseck in der Praxis durch die Prozesse etwas weniger klar ausgeprägt.

Mit diesem Ansatz können m-Rods für eine größere Flächenab strahlung und einer höheren Lichtausbeute geschaffen werden. Dazu werden die m-Rods längs ihrer Längsasche auf einem Träger angeordnet. Die Längsachse der m-Rods verläuft so im Wesentli-chen parallel zur Längsachse. In den hier dargestellten Ausfüh rungen sind die m-Rods von der Oberfläche des Träger durch die leicht hervortretenden Kontaktbereiche leicht beabstandet.

Figuren 47A bis 47D zeigen schematisch vereinfacht die Herstel-lung eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Halb leiteranordnung mit einer Wachstumsfläche unter anderem auch für rote m-LED. Als Wachstumsgrundlage wird ein mit Tellur n-dotiertes Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrat 1 verwendet, das, wie in Figur 47A dargestellt, eine lithographisch struk-turierte dielektrische Maske 2.1, 2.2, beispiels-eise aus SiOx und/oder SiNx und/oder SiOxNy, trägt. Die Öffnung 30 in der dielektrischen Maske 2.1, 2.2 weist bevorzugt Kantenlängen von 50 nm bis 100 pm auf.

Figur 47B zeigt eine selektiv epitaktisch im Bereich der ur sprünglichen Öffnung 30 in der dielektrische Maske 2.1, 2.2 auf dem Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrat 1 hergestellte Form schicht 3, die n-dotiertes Galliumarsenid umfasst. Alternativ wird die Formschicht 3 aus n-dotiertem Aluminiumgalliumarsenid oder n-dotiertem Aluminiumgalliumindiumphosphid gebildet.

Die Formschicht 3 weist mindestens eine bis zum Öffnungsrand der dielektrischen Maske 2.1, 2.2 reichende, {110} orientierte Seitenfläche 9 und für die dargestellte Ausführung zusätzlich eine (111) orientierte Deckfläche 10 auf. Aufgrund der Arsen- terminierung des Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrats 1 kann auch für die kleine Öffnung 30 in der dielektrischen Maske 2.1,

2.2 eine konturpräzise Formschicht 3 verspannungsarm und mit einer geringen Anzahl von Gitterfehlern selektiv epitaktisch aufgewachsen werden.

Als Konturen für die Formschicht eignen sich die in Figuren 50 und 51 dargestellten Formschichtkonturen . Figur 50 zeigt eine Formschicht 3 mit der Kontur einer dreiseitigen Hexagonalpyra-mide, deren Seitenflächen 9.1, 9.2, 9.3 mit (-1-10), (-10-1) und (0-1-1) orientiert sind. Figur 51 stellt in Draufsicht einen dreiseitigen Pyramidenstumpf als weitere bevorzugte Kontur der Formschicht 3 dar. Ersichtlich sind die Seitenflächen 9.1, 9.2,

9.3 mit der Orientierung (-1-10), (-10-1) und (0-1-1) und eine Deckfläche 10 mit der Orientierung (-1-1-1) . Zur Ausbildung der

Formschichtkonturen gemäß Figuren 50 und 51 wird die Öffnung 30 in der dielektrische Maske 2.1, 2.2 entsprechend dreiecksförmig angelegt und mit einem Winkelfehler <5“relativ zur Orientierung des Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrats 1 ausgerichtet. Die Endkontur der Formschicht 3 wird in dieser Ausgestaltung aus schließlich durch selektives epitaktisches Wachstum erzielt. Für eine Weitergestaltung kann eine nasschemische Nachbehand lung zur Konturanpassung der Formschicht 3 an den Epitaxie schritt anschließen.

Figur 47C zeigt die Ausbildung einer lichtemittierenden Hete rostruktur 8 auf der Basis von Aluminiumgalliumarsenid (AlxGal-xAs) und/oder Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) durch epitaktisches Aufgewachsen auf der dreidimensionalen Form-Schicht 3. Diese umfasst eine erste leitfähige Halbleiter schicht 5 mit n-Dotierung, eine aktive Schicht 6, insbesondere mit Quantentöpfen, und einer zweite leitfähige Halbleiter schicht 7 mit p-Dotierung, die auf der erfindungsgemäßen Form schicht 3 mit einer geringen kristallinternen Verspannung und einer verringerten Anzahl von Gitterfehlern hergestellt werden können. Neben einer Vergrößerung des Füllfaktors durch die Drei dimensionalität und einer verbesserten Lichtauskopplung für pa rallel zur aktiven Schicht 6 emittierte Photonen führt die Rand einfassung der lichtemittierenden Heterostruktur 8 zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrads. Ersichtlich ist, dass die aktive Schicht 6 mit der durch die {110} vorgegebenen Winkel stellung am Randbereich 13.1, 13.2 bis zur dielektrischen Maske 2.1, 2.2 reicht. Durch die an den Randbereichen 13.1, 13.2 geschlossene lichtemittierende Heterostruktur 8 werden nicht-strahlende Rekombination unterdrückt. Dies ist insbesondere für die bevorzugt gewählten Materialien SiOx, SiNx oder SiOxNy der dielektrischen Maske 2.1, 2.2 der Fall.

Die weiteren Prozessschritte zur Herstellung einer m-LED, die die vorgeschlagene optoelektronische Halbleiterstruktur um fasst, werden an das gewählte Design angepasst. Nachfolgend werden für übereinstimmende Komponenten die gleichen Bezugszei chen verwendet.

Für das in Figur 47D dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine transparente Kontaktschicht 15, beispielsweise aus Indiumzinno xid (ITO), flächig auf der lichtemittierenden Heterostruktur 8 abgeschieden. Der weitere Aufbau für ein erstes Design einer m-LED 20, die Licht mit einer Hauptabstrahlrichtung 23 in Wachs-tumsrichtung des Schichtaufbaus erzeugt und für das Aufsetzen auf einen im Einzelnen nicht dargestellten Optochip ohne sepa rates Drahtbonden vorgesehen wird, ist in Figur 48 gezeigt.

Dargestellt in Figur 48 ist eine m-LED 20 mit der voranstehend beschriebenen, dreidimensionalen lichtemittierenden Hete rostruktur 8 auf der Basis von Aluminiumgalliumarsenid (AlxGal-xAs) und/oder Aluminiumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) für Wel lenlängen im Bereich von 560 nm bis 1080 nm. Der Lichtaustritt mit der Hauptabstrahlungsrichtung 23 erfolgt durch die trans- parente Kontaktschicht 15 aus Indiumzinnoxid (ITO) und die dar über liegenden Bereiche eines Trägers 21, der beispielsweise aus AI2O3 ausgebildet ist. Der p-Kontakt erfolgt über die trans parente Kontaktschicht 15 und die Metallisierung 19.1, die auf die Rückseite des Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrats 1 geführt ist. Der n-Kontakt 16 wird durch die n-dotierte Form schicht 3, das n-dotierte Galliumarsenid (111) B Epitaxiesub strat 1 und die Metallisierung 19.1 realisiert. Zur Trennung der Kontakte ist zwischen den rückseitigen Bereichen der Metal-lisierung 19.1 und der Metallisierung 19.2 ein das Galliumar senid (111) B Epitaxiesubstrat 1 bis zur dielektrischen Maske 2.1, 2.2, für das vorliegende Ausführungsbeispiel aus SiOx, SiNx oder SiOxNy, durchtrennender Graben 24.1, 24.2 vorgesehen.

In Figur 49 ist eine zweite Variante einer m-LED 20 gezeigt, die sich durch einen in die Formschicht 3 aufgenommenen Bragg-spiegelstapel 14 von der Ausführung der vorherigen Figur unter scheidet. Der Braggspiegelstapel 14 ist mit einer Abfolge von SiOx- und SiNx-Lagen angelegt und kann beim selektiven epitak-tischen Aufwachsen der Formschicht 3 abgeschieden werden und eine integralen Teil der Formschicht 3 bilden. Durch den Bragg-spiegel-stapel 14 wird die Lichtauskopplung für die in Wachs tumsrichtung gewählte Hauptabstrahlrichtung 23, für das Ausfüh rungsbeispiel die p-Seite, verbessert.

Eine dritte Ausführung einer m-LED 20 mit der dreidimensionalen lichtemittierenden Heterostruktur 8 für einmaliges Bonden ist in Figur 52 dargestellt. Im Unterschied zu den voranstehend genannten Ausführungen ist die Hauptabstrahlrichtung 23 entge-gen der Wachstumsrichtung des Schichtsystems, vorliegend die n-Seite, gewählt. Zu diesem Zweck kann die in Figur 47A bis 47C dargestellte Herstellung der lichtemittierenden Heterostruktur 8 mit undotiertem Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrat 1 ausgeführt werden. In diesem Fall wird die selektiv aufgewach sene Formschicht 3 ebenfalls undotiert angelegt. Nachdem die lichtemittierende Heterostruktur 8 epitaktisch aufgewachsen ist, wird zur Herstellung eines p-Kontakts 17 eine Kontakt schicht 15, beispielsweise aus ITO, auf dieser abgeschieden und eine diese kontaktierende Metallisierung 19.1 aufgebracht. Zu sätzlich ist im Bereich über der Deckfläche der lichtemittie renden Heterostruktur 8 und insbesondere unter dem Träger 21 eine Spiegelschicht 35, insbesondere eine Metall- oder Bragg-spiegelschicht, angeordnet. Die Spiegelschicht 35 ist somit vorzugsweise direkt über der Schicht 15, 17 angeordnet. Alter nativ kann auch die Kontaktschicht 15 reflektierend ausgebildet sein. Der Träger 21 kann beispielsweise aus AI2O3 ausgebildet sein und der Träger 21 ist normalerweise nicht transparent. Nachdem das Schichtsystem oberhalb der lichtemittierenden He terostruktur 8 realisiert ist, werden das Galliumarsenid (111) B Epitaxiesubstrat 1 und die Formschicht 3 abgenommen. Zur Ver vollständigung der in Figur 52 gezeigten Lichtquelle 20 wird als n-Kontakt 16 eine weitere transparente Kontaktschicht 18 aus ITO auf der Unterseite der Schichtstruktur aufgebracht.

Die in Figur 53 gezeigte vierte Ausführung einer m-LED 20 ist im Hinblick auf die Hauptabstrahlrichtung 23 entgegen der Wachs tumsrichtung des Schichtsystems wie die Ausführung von Figur 52 ausgestaltet. Im Unterschied zu dieser ist der Träger 21 aus einem für den Wellenlängenbereich von 560 nm bis 1080 nm der Lichtemission der lichtemittierenden Heterostruktur 8 auf der Basis von Aluminiumgalliumarsenid (AlxGal-xAs) und/oder Alumi-niumindiumgalliumphosphid (AlInGaP) opaken Material angelegt, wobei dieser beispielsweise aus Silizium oder Germanium beste hen kann. Ferner liegen auf den Seitenflächen der lichtemittie renden Heterostruktur 8 Passivierungsschichten 31.1, 31.2, bei spielsweise aus SiOx und SiNx, vor.

Die in Figur 54B gezeigte fünfte Ausführung der m-LED 20 weist eine Hauptabstrahlrichtung 23 entgegen der Wachstumsrichtung des Schichtsystems auf und ist für das zweifache Bonden ange legt. Ein Zwischenschritt für deren Herstellung ist in Figur 54A dargestellt, wobei ein temporärer Träger 22 verwendet wird und die Abnahme des Galliumarsenid (111) B Expitaxiesubstrats 1 und der selektiv aufgewachsenen Formschicht 3 bereits ausge führt ist. Hiervon ausgehend wird unterhalb der lichtemittie renden Heterostruktur 8 eine transparente Kontaktschicht 18, beispielsweise aus ITO, und ein Träger bzw. ein Trägersubstrat 26, insbesondere in Form einer Metallisierung 26, als Planari-sierung, und ein n-Kontakt 16 aufgebracht, die von einem Träger bzw. Trägersubstrat 27, beispielsweise aus Silizium, Germanium oder A1203, abgedeckt werden. Nachdem diese Prozessschritte ausgeführt sind, kann, wie in Figur 54B dargestellt, der tem poräre Träger 22 entfernt und durch eine transparente Schutz-Schicht 28 mit einer Lichtleitstruktur 29 ersetzt werden.

Ferner umfasst das in Figur 54B gezeigte Ausführungsbeispiel optionale Braggspiegelstapel im Bereich über der Seitenfläche 32 der lichtemittierenden Heterostruktur 8, sodass die Lichte-mission zentral im Bereich der Deckfläche 33 erfolgt. Quanten töpfe oder eine Quantenwellstruktur in der aktiven Schicht 6 können für eine mögliche Ausführung unterhalb der Seitenflächen 32 und der Deckfläche 33 oder ausschließlich unterhalb der Deck fläche 33 angeordnet sein. Für eine im Einzelnen nicht gezeigte Ausführungsalternative liegen die Quantentöpfe oder eine Quan tenwellstruktur ausschließlich unterhalb den Seitenflächen 32 vor, wobei Licht entsprechend seitlich mit einem größeren Ab strahlwinkel abgegeben wird.

Die hier dargestellten Ausführungen können auch monolithisch d.h. in Reihen und Spalten angeordnet werden, die m-LEDs in Figur 53 kann zudem mit einem transparenten Material planari-siert werden. Auf dieses sind dann photonische Kristallstruk turen, Konverter oder eine Kombination hiervon aufgebracht.

Figur 54C zeigt eine Ausführung, bei der die aufgeraute Fläche 29 mit einer weiteren Schicht vollständig planarisiert wurde. Auf dieser ist eine photonische Kristallstruktur 40 angeordnet, deren Form und Ausbildung den hier offenbarten Ausführungen entspricht. Die m-LED ist zudem von dem Trägersubstrat abgenom men und auf ein weiteres Substrat 30 gebracht, welches die hier dargestellten Kontaktbereiche 31 und 32 umfasst. Im Besonderen ist Kontaktbereich 31 unter der Metallisierung 26 angeordnet und kontaktiert die n-dotierte Schicht elektrisch. Ein zweiter Kontaktbereich 32 ist mittels eines erzeugten Via elektrisch isoliert durch die Schichten 16 und 2.1 erzeugt und kontaktiert die Metallisierung 19.1 und damit die p-dotierte Schicht. Beide Kontaktbereiche sind mit nicht weiter gezeigten elektrischen Strukturen im Träger 30 verbunden, welche die m-LED mit Strom versorgen und ansteuern.

Die Darstellung in Figur 54D ist eine alternative Ausgestaltung zur Figur 53 bei dieser liegt eine rückseitige Lichtemission vor, sodass das in der aktiven Schicht 6 erzeugte Licht durch die rückseitige transparente Schicht 18 ausgekoppelt wird. Auf der Oberfläche der rückseitige Schicht 18 ist eine lichtformende Struktur in Form eines photonischen Kristalls 30 aufgebracht. Dieser umfasst Bereiche 33 und 34 mit unterschiedlichem Bre chungsindex. Im Besonderen sind die periodisch angeordneten Be-reiche 33 und 34 so ausgestaltet, dass sie entlang der Oberflä che der rückseitige Lichtauskopplungsschicht 18 verlaufen und somit auch eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Bereiche in nerhalb der zentralen Vertiefung sind somit tiefer ausgeführt, als Bereiche außerhalb. Die Dicke ist dabei so gewählt, dass eine ausreichende Lichtformung stattfinden kann. Die Bereiche 33 und 34 mit unterschiedlichem Brechungsindex sind jeweils transparent ausgeführt. Entlang der Oberfläche 32 wird das so erzeugte und geformte Licht ausgekoppelt. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass zumindest einige Bereiche sich auch in die Schicht 6 hinein erstrecken können. Insofern kann Schicht 6 deutlich dicker ausgestaltet sein als hier dargestellt. In ei nigen weiteren Ausgestaltungen können sich erste und/oder zweite Bereiche auch bis zur aktiven Schicht erstrecken. Ein Vorsehen und Ausbilden der photonischen Struktur im p- oder n- Halb-leitermaterial ermöglicht eine bessere optische Kopplung an die photonische Struktur, da andernfalls ein Brechungsindexunter schied zu hoch ist und Licht nicht oder nur gering in die photonische Struktur einkoppelt.

Figur 54E zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer lichtfor menden Struktur. Bei dieser ist innerhalb der Vertiefung d. h. entlang der transparenten Auskoppelstruktur 16 eine Konverter schicht 36 eingebracht. Die Konverterschicht erstreckt sich über die Vertiefung hinaus und bildet so auch Bereiche 33 der ober-halb der Vertiefung angeordneten photonische Struktur mit pe riodisch abwechselnden Bereichen 33 und 34. Die Periodizität der photonischen Struktur ist so gewählt, dass sie konvertiertes Licht kollimiert und nach unten heraus abstrahlt. Hingegen wird nicht konvertiertes Licht in einem anderen Winkel abgestrahlt, sodass dieses in geeigneter Weise gefiltert werden kann. Auf der photonischen Struktur ist wiederum eine Auskoppelstruktur 32 angeordnet. In beiden Ausgestaltungen kann als lichtformende Struktur auch eine Mikrolinse oder ein anderes Element einge setzt werden.

Eine Maßnahme zur Verbesserung des Niederstrom-Verhaltens ist das Quantenwellintermixing . Die Figuren 55A bis 55E zeigen ein zelne Schritte eines Herstellungsverfahrens eines optoelektro nischen Bauelements, insbesondere einer m-LED, bei dem durch Maßnahmen während oder zum Quantenwellintermixing eine Degra dation sowohl im Hochstrom- als auch eine Niedrigstrombereich vermieden wird. Dabei wird wie in den Figuren 55A bis 55C ge zeigt eine Halbleiterstruktur 1 ausgebildet, die weiteren Pro zessschritten unterworfen wird. In Figur 55A wird ein Wachs- tumssubstrat 10 bereitgestellt, beispielsweise ein GaAs-Sub-strat, das für weitere Wachstumsschritte vorbereitet ist. Auf diesem wird anschließend eine n-dotierte Schicht 20 basierend auf einem III-V Materialsystem aufgebracht. Konkret kann dies beispielsweise In, Ga, Al, oder eine Kombination hiervon ge meinsam mit Phosphor P sein. Die beispielhafte InGaAlP Schicht ist n-dotiert und kann darüber hinaus (hier nicht weiter ein gezeichnet) mit weiteren Schichten und/oder Dotierungen verse hen sein, um einen guten elektrisch leitenden Kontakt und einen kleinen Flächenwiderstand in der n-dotierten Schicht 20 zu ge währleisten .

In Figur 55B wird nachfolgend eine aktive Schicht 30 aufge bracht. Diese umfasst mindestens einen Quantenwell, in dem in einem Betrieb des fertigen Bauelements eine strahlende Rekom bination stattfindet und so Licht erzeugt wird. Der mindestens eine Quantenwell in der aktiven Schicht 30 kann ebenso eine Schichtkombination aus dem III-V-Halbleitersystem umfassen, beispielsweise bestehend aus InGaAlP-Schichten mit unterschied-lichem Al-Gehalt . Anschließend wird auf der aktiven Schicht eine p-dotierte Schicht 40 erzeugt. Dazu wird ein erster Dotierstoff verwendet, beispielsweise Mg oder Zn. Die Dotierung kann wie auch bei der n-dotierten Schicht 20 während des Herstellungs prozesses durch Beigabe des Dotierstoffes in der gewünschten Konzentration erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass sich in den Schichten schon während des Wachstums Dotierprofile erzeugen lassen, wodurch einerseits die gewünschten elektrischen Eigen schaften besser einstellbar sind als auch Störstellen durch gleichmäßigeres Kristallwachstum reduziert werden.

Nach Bereitstellung der Halbleiterstruktur 1 in den vorherigen Schritten wird nun in Figur 55C eine Maske 50 auf der p-dotier-ten Schicht aufgebracht und entsprechend strukturiert. Wie ge zeigt bedeckt die strukturierte Maske 50 einen Teilbereich auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht und liegt so auch über einem ersten Teilbereich 33 der aktiven Schicht. Ein angrenzen der Teilbereich 34 der aktiven Schicht ist nicht durch Maske 50 abgedeckt. Nach der Strukturierung erfolgt ein Diffusions schritt in Figur 55D mit ersten Prozessparametern und einem zweiten Dotierstoff. Dieser ist beispielsweise Zn oder eine organische Zn Verbindung.

Die Prozessparameter umfassen unter anderem Temperatur, Druck und Konzentration des zweiten Dotierstoff und können sich auch während einer vorgegebenen Zeitdauer ändern. Sie sind so ge wählt, dass sich der zweite Dotierstoff auf der nicht durch die Maske 50 abgedeckten Oberfläche abscheidet und in die p-dotierte Schicht 40 eindiffundiert. Der Diffusionsprozess wird nun über die ersten Prozessparameter so gesteuert, dass der zweite Do tierstoff durch die Schicht 40 in die aktive Schicht und den Quantenwell diffundiert. In einigen Fällen kann er auch noch leicht in den Grenzbereich der n-dotierte Schicht diffundieren. Der erste Teilbereich 33 der aktiven Schicht unter der Maske wird hingegen nicht mit Dotierstoff durchsetzt.

Die ersten Prozessparameter sind so gewählt, dass durch die Diffusion ein Intermixing im Quantenwell des zweiten Teilbe reichs in der aktiven Schicht erzeugt wird, bei dem die Ener gielücke des Quantenwell erhöht wird. Die Herstellung der ein zelnen Schichten, wie auch die Dotierungsschritte erfolgt in diesem Beispiel durch MOCVD-Verfahren . Es sind jedoch auch an dere Herstellungsprozesse wie PVD, Ionenimplantation oder deut lich seltener MBE Verfahren in Teilbereichen denkbar.

Nach Abschluss dieser Prozedur wird nun mit einem zusätzlichen Ausheilschritt fortgefahren. Hierbei werden zweite Prozesspa rameter eingestellt, die unter anderem im Ausführungsbeispiel eine höhere Temperatur sowie die Zugabe eines Precursors 70 umfassen. Letzterer kann durch die oben genannten Verfahren bereitgestellt werden. Dadurch entsteht die in Figur 55E ge zeigte Struktur. Durch den vorherigen Diffusionsprozess hat das diffundierte Zn andere Atome des Kristallgitters von ihren Plät zen verdrängt und deren Platz eingenommen. Die verdrängten Atome (hauptsächlich Ga) könnten sich auf Zwischengitterplätzen auf halten. Es scheint, dass diese in der Folge beweglich bleiben und so möglicherweise Rekombinationszentren für eine nicht strahlende Rekombination bilden. Durch ihre Bewegung könnten diese so in den ersten Teilbereich 33 wandern und dort die Effizienz des Bauelements drastisch verringern. Dafür spricht die Beobachtung, dass die Effizienz auch bei niedrigen Strom dichten schon frühzeitig absinkt.

Durch den zusätzlichen Ausheilschritt bei höherer Temperatur werden diese Atome beweglich. Die Zugabe eines Precursors wie As ermöglicht nun eine Bindung der verdrängten Atome (haupt sächlich Ga) auf der Oberfläche, so dass sich dort eine dünne Materialschicht 80 aus GaAs ausbildet. Die auf Zwischengitter plätze verdrängten Atome diffundieren an die Oberfläche und werden dort durch den Precursor abgesättigt. Dadurch ergibt sich ein Konzentrationsgefälle in Richtung zur Oberfläche, da dort die Konzentration freier Atome reduziert ist. Entsprechend wird die Anzahl freier Atome reduziert und so die Effizienz auch bei niedrigen Stromdichten stabil gehalten. Zudem nimmt im Grenz-bereich zwischen ersten und zweiten Teilbereich das Quanten-wellintermixing auf kurzer Strecke stark ab, so dass eine re lativ steile Energiebarriere entsteht. Dadurch entsteht die in Figur 55E gezeigte Struktur, bei der eine Grenze in im Wesent lichen direkter Linie unter der Fotomaske 50 entsteht. Das Quan-tenwellintermixing erfolgt lediglich im zweiten Teilbereich 34 der aktiven Schicht.

Figur 57 zeigt diesbezüglich eine Kurve, welche die relative Lichtausbeute gegenüber der Lebensdauer des Bauteils in Be-triebsstunden zeigt. Kurve Kl zeigt die Charakteristik eines Bauteils, das auf herkömmliche Weise ohne zusätzlichen Ausheil schritt prozessiert wurde. Bereits nach 200 Stunden ist der anfängliche Wert der Kurve Kl auf die Hälfte gefallen.

Durch die Temperaturerhöhung und durch die geeignete Wahl des Precursors scheinen die durch den Diffusionsschritt verdrängten Gitteratome an der Oberfläche gebunden zu werden. Dadurch wirkt die Oberfläche als Senke für die Zwischengitteratome. Verein facht ausgedrückt kann es sein, dass durch die geänderten Pro zessparameter die verdrängten Atome bevorzugt aus der aktiven Schicht durch die p-dotierte Schicht zur Oberfläche diffundie ren, so dass sich die Konzentration potentieller nichtstrahlen der Störstellen in der aktiven Schicht reduziert.

Figur 57 zeigt in der Kurve K2 die Lichtausbeute eines nach dem erfindungsgemäßen Prozess hergestellten Bauelements über meh rere hundert Stunden Betriebsdauer. Dabei wurde das Bauelement mit einem Precursor mit einem Material der V. Hauptgruppe wie beispielsweise Phosphor P oder Arsen As und einer erhöhten Tem peratur „ausgeheilt". Die anfängliche Lichtausbeute steigt nach kurzer Zeit um ca. 20% an und verbleibt dann auch über mehrere hundert Stunden konstant. Der anfängliche Anstieg kann mit durch den Strom und lokale Erwärmung verursachte Heilung des Kris tallgitters erklärt werden. Somit wird durch das vorgeschlage nen Verfahren eine deutliche Verbesserung gerade bei Bauteilen mit kleinen bis sehr kleinen Abmessungen erreicht.

Figur 56 zeigt qualitativ den zeitlichen Verlauf einer Auswahl der ersten und zweiten Prozessparameter, im Einzelnen die Tem peratur T, den Gasfluss des zweiten Dotierstoffes und den Gas fluss des Precursors während der Ausheilphase. Während der Zeit tl wird die Prozesskammer auf der Temperatur TI gehalten und der zweite Dotierstoff, beispielsweise eine organische Zn-Ver-bindung zugeführt. Die Temperatur Tl ist so hoch gewählt, dass Zn während dieser Zeit tl durch die p-dotierte Schicht in die aktive Schicht diffundiert und dort zu einem Quantenwellinter-mixing führt, wie es oben dargelegt ist. Nach der Zeit tl wird die Zugabe des Dotierstoffs gestoppt und die Temperatur auf den Wert T2 erhöht. Je nach Profil kann diese Erhöhung in einem sehr kurzen Zeitfenster erfolgen. Anschließend wird die Temperatur T2 während des Zeitraums t2 konstant gehalten und ein Precursor hinzugegeben, der beispielsweise ein Element der V. Hauptgruppe enthält. Zeitraum t2 ist in diesem Ausführungsbeispiel kürzer als der Zeitraum tl gewählt.

Nach bisherigen Erkenntnissen der Erfinder können der Zeitraum tl und der Zeitraum t2 als entkoppelt betrachtet werden. Der Zeitraum tl bestimmt dabei im Wesentlichen die Stärke des Quan-tenwellintermixings und der Zeitraum t2 bestimmt im Wesentli-chen eine Reduzierung des Degradationsverhaltens des Bauteils. Entsprechend sollte der Zeitraum t2 lange genug sein, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Die Temperatur T2 spielt eben falls für die Stärke der Unterdrückung der Degradation eine Rolle. Dabei sollte vorteilhafterweise T2 > Tl gewählt sein, allerdings darf die Temperatur T2 nicht zu hoch gewählt werden, da ab einer Grenztemperatur die Grundhelligkeit der Bauelemente sinkt. Das in Figur 56 gezeigte Beispiel dient zur Verdeutli chung des vorgeschlagenen Prinzips. In Ausführungen können ver schiedene Konzentrations- oder auch Temperatur- und (nicht dar-gestellt) Druckprofile verwendet werden, um erst den Dotierstoff in den Quantenwell der aktiven Schicht zu bringen und anschlie ßend die Ausheilung durchzuführen.

Die Figuren 58A bis 58E zeigen einzelne Schritte eines Herstel-lungsverfahrens bei dem durch geeignete Wahl der Prozesspara meter eine weitere Verbesserung des Quantenwellintermixing er zeugt werden kann. Dabei wurde erkannt, dass durch eine Auf bringung bei gleichzeitiger Eindiffusion zwar Dotierstoff in die aktive Schicht unter einer Maske diffundiert, dort aber kein Quantenwellintermixing bewirkt. Damit verbleiben in der für die Lichtemission vorgesehenen aktiven Schicht unter einer Maske eine erhöhte Störstellendichte, die zu einem beschleunigten Al terungsprozess und einer Verschlechterung der Eigenschaften führt .

In den Figuren 58A bis 58C ist eine Halbleiterstruktur 1 ge zeigt, die weiteren Prozessschritten unterworfen wird. In Figur 58A wird ein Wachstums-Substrat 10 bereitgestellt, beispiels weise ein GaAs-Substrat, das für weitere Wachstumsschritte vor-bereitet ist. Diese weiteren Schritte können das Abscheiden von Opferschichten, Passivierungsschichten oder auch Anpassschich ten an unterschiedliche Kristallstrukturen umfassen. Ebenso kann das Substrat bereits Leitungen Kontakte oder auch Schal tungen enthalten, oder für diese vorbereitet sein.

Auf dem vorbereiteten Substrat 10 wird anschließend eine n-dotierte Schicht 20 basierend auf einem III-V Materialsystem abgeschiedenen. Die Abscheidung erfolgt in einem MOCVD Reaktor, jedoch können auch andere in dieser Anmeldung offenbarte Ver-fahren hierfür eingesetzt werden. Als Material wird beispiels weise In, Ga, Al, oder eine Kombination hiervon gemeinsam mit Phosphor P verwendet. Die beispielhafte InGaAlP Schicht 20 ist n-dotiert und kann darüber hinaus (hier nicht weiter einge zeichnet) mit weiteren Schichten und/oder Dotierungen versehen sein, um einen guten elektrisch leitenden Kontakt und einen kleinen Flächenwiderstand in der n-dotierten Schicht 20 zu ge währleisten .

In Figur 58B wird nachfolgend eine aktive Schicht 30 aufge-bracht. Diese umfasst mindestens einen Quantenwell, in dem in einem Betrieb des fertigen Bauelements eine strahlende Rekom bination stattfindet und so Licht erzeugt wird. Der mindestens eine Quantenwell in der aktiven Schicht 30 kann ebenso eine Schichtkombination aus dem III-V-Halbleitersystem umfassen, beispielsweise bestehend aus InGaAlP-Schichten mit unterschied lichem Al-Gehalt. Anschließend wird auf der aktiven Schicht 30 eine p-dotierte Schicht 40 erzeugt. Dazu wird ein erster Do tierstoff verwendet, beispielsweise Mg oder Zn. Die Dotierung kann wie auch bei der n-dotierten Schicht 20 während des Her stellungsprozesses durch Beigabe des Dotierstoffes in der ge wünschten Konzentration erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass sich in den Schichten schon während des Wachstums Dotierprofile erzeugen lassen, wodurch einerseits die gewünschten elektri-sehen Eigenschaften besser einstellbar sind als auch Störstel len durch ein gleichmäßigeres Kristallwachstum reduziert wer den .

Nach Bereitstellung der Halbleiterstruktur 1 in den vorherigen Schritten wird nun in Figur 58C eine Maske 50 auf der p-dotier-ten Schicht aufgebracht und entsprechend strukturiert. Wie ge zeigt bedeckt die strukturierte Maske 50 einen Teilbereich auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht und liegt so auch über einem ersten Teilbereich 33 der aktiven Schicht. Ein angrenzen-der Teilbereich 34 der aktiven Schicht ist nicht durch Maske 50 abgedeckt. Nach der Strukturierung der Maske 50 erfolgt das Dotieren der p-dotierten Schicht mit einem zweiten Dotierstoff durch eine Gasphasendiffusion unter Verwendung eines Precursors mit ersten und zweiten Prozessparametern. Der zweite Dotierstoff ist dabei beispielsweise aus Zn gebildet z.B. aus einer orga nischen Zn Verbindung.

Die Prozessparameter für diesen zweiten Schritt umfassen unter anderem Temperatur, Druck und Konzentration des zweiten Dotier-stoffs und können sich auch während einer vorgegebenen Zeitdauer ändern. Sie sind derart gewählt, dass sich der zweite Dotier stoff nach Zerlegung des Precursors erst als Schicht 45 auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur abscheidet und dort eine dünne Schicht bildet, jedoch nicht oder kaum in die p-dotierte Schicht eindiffundiert. Dazu ist beispielsweise die Temperatur niedri ger gewählt als in einem späteren Diffusionsprozess. Zur Be reitstellung des zweiten Dotierstoffes wird der Dotierstoff aus einer Zersetzung eines Precursors in der Gasphase gewonnen. Dies erfolgt in einem MOCVD oder MOPVD Reaktor. Der Vorteil eines solchen Schrittes liegt darin, dass der Wafer zwischen den ein zelnen Prozessschritten im Reaktor verbleibt und nicht trans portiert werden muss. Die sich daraus resultierende Struktur mit einer dünnen Schicht aus Zn oder einem anderen Material als zweiter Dotierstoff ist in Figur 58D dargestellt.

Gemäß Figur 58E erfolgt nach dem Aufbringen des Dotierstoffes auf der Oberfläche ein separater Diffusionsvorgang. Der Diffu sionsprozess wird über die Prozessparameter so gesteuert, dass der zweite Dotierstoff durch die Schicht 40 hinein in die aktive Schicht und den Quantenwell diffundiert. In einigen Fällen kann er auch noch leicht in den Grenzbereich der n-dotierte Schicht diffundieren. Während dieses Prozesses gelangt der zweite Do tierstoff durch Diffusion in der Schicht 40 (stochastisch ver-teilt) in den Bereich unter die Maske. Der erste Teilbereich 33 der aktiven Schicht unter der Maske wird hingegen nicht mit Dotierstoff durchsetzt. Vielmehr bildet sich dort eine scharfe Kante, die überraschender Weise im Wesentlichen mit der Projek tion der Maske 50 in die aktive Schicht übereinstimmt.

Die Prozessparameter sind so gewählt, dass durch die Diffusion ein Intermixing im Quantenwell des zweiten Teilbereichs in der aktiven Schicht erzeugt wird, bei dem die Energielücke des Quan tenwell erhöht wird. Im Grenzbereich zwischen ersten und zweiten Teilbereich nimmt das Quantenwellintermixing auf kurzer Strecke stark ab, so dass eine relativ steile Energiebarriere entsteht.

Durch die Trennung zwischen dem Aufbringen des Dotierstoffes und dem anschließenden Diffusionsschritt wird eine bessere Steu- erung der einzelnen Prozesse erreicht. Meist erfolgt das Ab scheiden des Dotierstoffes bei einer niedrigeren Temperatur wie das spätere Eindiffundieren. Dadurch ist zum einen die Menge des bereitgestellten Dotierstoffes besser einstellbar und zum anderen ist die Diffusion unabhängig von der Gasphasen-Reaktion . In dem späteren separaten Diffusionsschritt wird ein geeignetes Temperaturprofil eingestellt, so dass sich ein Dotierprofil einstellt, bei dem die durch den Dotierstoff erzeugte Diffusi onsbarriere für Ladungsträger in der Nähe der durch das Quan-tenwellintermixing erzeugten Energiebarriere liegt.

Nach Abschluss dieser Prozedur wird nun mit einem optionalen Ausheilschritt fortgefahren wie in Figur 58F dargestellt ist. Hierbei werden dritte Prozessparameter eingestellt, die unter anderem im Ausführungsbeispiel eine höhere Temperatur sowie die Zugabe eines weiteren Precursors 70 umfassen. Dieser Aspekt ist im Detail auch in dieser Anmeldung beschrieben. Durch den vor herigen Diffusionsprozess hat das diffundierte Zn andere Atome des Kristallgitters von ihren Plätzen verdrängt und deren Platz eingenommen. Die verdrängten Atome können sich auf Zwischengit terplätzen aufhalten. Es scheint, dass diese in der Folge be weglich bleiben und so möglicherweise Rekombinationszentren für eine nichtstrahlende Rekombination bilden. Durch ihre Bewegung könnten diese so in den ersten Teilbereich 33 wandern und dort die Effizienz des Bauelements drastisch verringern. Dafür spricht die Beobachtung, dass die Effizienz auch bei niedrigen Stromdichten schon frühzeitig absinkt.

Durch die Temperaturerhöhung und durch die eventuell optionale, geeignete Wahl des Precursors werden die durch den Diffusions schritt verdrängten Gitteratome an der Oberfläche gebunden. Dadurch wirkt die Oberfläche als Senke für die Zwischengit teratome. Vereinfacht ausgedrückt kann es sein, dass durch die geänderten Prozessparameter die verdrängten Atome bevorzugt aus der aktiven Schicht durch die p-dotierte Schicht zur Oberfläche diffundieren, so dass sich die Konzentration potentieller nicht strahlender Störstellen in der aktiven Schicht reduziert. Es wurde gefunden, dass sich mit einem Precursor mit einem Material der V. Hauptgruppe wie Phosphor P oder Arsen As eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer ergibt.

Figur 59 zeigt qualitativ den zeitlichen Verlauf einer Auswahl der Prozessparameter, im Einzelnen die Temperatur T, den Gas fluss des zweiten Dotierstoffes und den Gasfluss des weiteren Precursors während der Ausheilphase. Zwischen dem Zeitraum tl und t2 wird einerseits die Temperatur auf einer ersten Tempe ratur Tl gehalten und zudem der Dotierstoff hinzugegeben, damit dieser sich auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur absetzen kann. Die Temperatur Tl ist so gewählt, dass eine Diffusion des Dotierstoffes in den Halbleiterkörper nicht oder lediglich in sehr geringem Maße stattfindet. Während dieser Zeit wird der weitere Precursor nicht zugegeben. Zum Zeitpunkt t2 wird der Dotierstoff abgeschaltet, während die Temperatur Tl noch bis zu dem etwas später liegenden Zeitpunkt t3 gehalten wird.

Nach dem Zeitpunkt t3 wird die Temperatur auf den Wert T2 er höht. Durch die Temperaturerhöhung wird der Diffusionsprozess gestartet, d.h. der auf der Oberfläche abgeschiedene Dotierstoff diffundiert in die p-dotierte Schicht. Das Temperaturprofil ist in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen konstant gehal ten, jedoch sind auch nicht konstante Temperaturprofile denk bar. Abhängig von dem Temperaturprofil wird so ein Dotierstoff profil eingestellt. In einem nächsten Stritt wird nun ausge heilt, d.h. durch eine dritte Temperatur T3 über einen Zeitraum die durch den Dotierstoff verdrängten Atome aus der p-dotierten Schicht bzw. der aktiven Schicht und dem Quantenwell entfernt. Hierzu wird neben einer Temperaturerhöhung auch der weitere Precursor zugegeben, dessen Zerlegungsprodukt sich mit den ver drängten Atomen an der Oberfläche verbindet. Durch den entste-henden Konzentrationsgradienten an mobilen, verdrängten Atomen werden diese aus dem Quantenwell der aktiven Schicht entfernt und an der Oberfläche gebunden.

Figur 60 zeigt eine Übersicht über wesentliche Aspekte für eine mögliche Erklärung des vorgeschlagenen Prinzips. Während der Eindiffusion des Dotierstoffes entsteht in der p-dotierten Schicht eine zusätzliche Konzentration an Dotiermaterial. Beim Einbau in das Kristallgitter verdrängt dieses Dotiermaterial Atome des ursprünglichen Halbleiters (z.B. die dreiwertige Kom-ponente) auf Zwischengitterplätze. Diese Zwischengitteratome bewirken ein Quantenwellintermixing in der aktiven Schicht, wodurch die Bandlücke erhöht wird. Dabei ist der örtliche Be reich des Quantenwellintermixings durch die Maske vorgegeben, d.h. im Bereich unterhalb der Maske findet im Quantenwell wie in Figur 60 dargestellt kein Quantenwellintermixing statt. Durch die Diffusion des Dotierstoffes kommt es jedoch auch in dem mit „Region II" gekennzeichneten Bereich zu einer erhöhten Dotie rung, wodurch eine Barriere für die laterale Diffusion von La dungsträgern im Quantenwell gebildet wird. Diese Barriere be-findet sich bereits teilweise unterhalb der Maske und ist somit zu der Grenze des Quantenwellintermixings örtlich versetzt. Da mit gibt es zwei Barrieren, die die laterale Diffusion von Ladungsträgern reduzieren, einerseits verursacht durch die er höhte Dotierung und andererseits durch ein Quantenwellintermi-xing.

Wie in Figur 60 dargestellt, sind die Grenze 36 des Quanten wellintermixings und die Grenze 37 der zusätzlichen p-Dotierung örtlich versetzt, d.h. sie fallen nicht zusammen. Vom Blickpunkt der Ladungsträgerdiffusion bedeutet dies, dass ein Anstieg der Barrieren ebenfalls schrittweise erfolgt. Die Separierung zwi schen Abscheiden des Dotierstoffes und Diffundierens erlaubt nun eine Änderung des Diffusionsprofils durch eine freie Wahl eines geeigneten Temperaturprofiles während des Diffusionspro zesses. Somit kann zum Beispiel die Grenze 37 in Richtung der Grenze 36 geschoben werden. Dadurch wird die Barriere für die Ladungsträgerdiffusion an der Grenze der Maske 50 steiler. Ebenso wird die Störstellendichte durch das eindiffundiert Ma terial oder auch die verdrängten Atome in der aktiven Schicht durch die Präzisierung der Prozessparameter geringer. Zusätz lich oder alternativ kann durch optimierte Prozessparameter beim Diffusionsprozess die elektrische Aktivierung des zweiten Do tierstoffes und damit die durch die zusätzliche p-Dotierung verursachte Barriere erhöht werden, was zu einer stärkeren Re duktion der lateralen Ladungsträgerdiffusion führt.

Figur 61 zeigt eine Simulation der Höhe der Dotierungs-Barriere für LEDs mit kleinen Abmessungen (<10pm) in Abhängigkeit der Dotierungskonzentration bei kleinen Strömen. Die erhöhte Dotie rung zeigt eine deutliche Erhöhung der Dotier-Barriere um einen Faktor von fast zwei. Somit werden Ladungsträger effektiv vom Randbereich, aber auch von den Bereichen mit durch den einge-brachten zweiten Dotierstoff erhöhter Anzahl an Störstellen ferngehalten .

Dadurch ergibt sich eine höhere interne Quanteneffizienz. Figur 62 zeigt diesbezüglich ein Diagramm, welches die interne Quan teneffizienz gegenüber dem Strom bei verschiedenen Dotierstoff konzentrationen zeigt. Deutlich zu erkennen ist das verbesserte Maximum bei größerer Konzentration für einen Strom im Bereich von ca . 0,1 mA.

Mit dem vorgeschlagenen Prinzip und den verschiedenen Maßnahmen wird eine Verbesserung eines optoelektronischen Bauelements so wohl bei der Niedrigstrom- als auch bei der Hochstromeffizienz erreicht. Störstellen im optisch aktiven Bereich einer aktiven Schicht werden reduziert. Gleichzeitig können Ladungsträger aufgrund der höheren Diffusionsbarrieren im Randbereich eines Bauelements (bzw. um die aktive Schicht herum) vom Rand des Elementes ferngehalten werden wodurch der Anteil nichtstrahlen der Oberflächenrekombination sinkt. Dies ist insbesondere für m-LEDs von Bedeutung, deren Kantenlänge 70gm oder weniger be trägt .

Zur Erläuterung der verschiedenen Aspekte einer konzentrische Anordnung eines Quantenwellintermixing zeigt Figur 63 im Gegen satz dazu eine quadratische LED, welche entgegen der vorliegen den Erfindung zwar mehrere Bereiche 2b und 2c aufweist, in denen ein Quantenwellintermixing stattfindet, allerdings keiner der zweiten und dritten Bereiche den ersten Bereich konzentrisch umschließt .

Der erste Bereich 2a kann beispielsweise durch das Aufbringen einer Diffusionsmaske eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet werden. Dazu werden die offenliegenden Bereiche 2b und 2c um die Diffusionsmaske herum mit einem zwei ten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesen Bereichen ein Quantenwellintermixing stattfinden kann. Entsprechend vorste-hender Beschreibung enthält der Rand der quadratischen LED in den Eckbereichen 2c eine höhere Störstellenkonzentration bzw. zeigt ein höheres Quantenwellintermixing auf, als beispiels weise in der Mitte der Seitenlängen 2b, da an den Ecken die Störstellen b von mehr als einer Seite diffundieren können. Dadurch entstehen beim Diffusionsvorgang die Bereiche 2b und 2c, die jeweils eine unterschiedliche Störstellenkonzentration im Quantenwell in der aktiven Schicht 2 aufweisen. Durch diesen Effekt kommt es am Rand der m-LED zu einem unterschiedlichen Quantenwellintermixing in den Bereichen 2b und 2c und damit zu unterschiedlichen Bandlücken im Quantenwell der aktiven Schicht 2, was die Leistung der m-LED vermindert.

Verdeutlicht wird dieser Effekt durch den in Figur 63 darge stellten Querschnitt der m-LED und die davon abgeleitete Kon-zentration des zweiten Dotierstoffes b entlang der Schnittachse A-A. Daraus ist zu entnehmen, dass die Konzentration des zweiten Dotierstoffes b in den Ecken, also in den dritten Bereichen 2c höher ist als in den ersten und zweiten Bereichen 2a, 2b. Ein weiterer Konzentrationsabfall ergibt sich vom zweiten Bereich 2b hin zum ersten Bereich 2a. In gespiegelter Weise ergibt sich entsprechend dieses Konzentrationsabfalls ein Konzentrations anstieg vom ersten Bereich 2a über den zweiten Bereich 2b hin zum dritten Bereich 2c.

Dieser Konzentrationsverlauf ist allerdings lediglich als qua litativer Verlauf anzusehen und stellt keine Absolutwerte oder Verhältnismäßigkeiten zwischen den Dotierstoffkonzentrationen in dem ersten, den zweiten und den dritten Bereichen 2a, 2b, 2c dar. Der negative Effekt einer unterschiedlichen Bandlücke auf grund des unterschiedlichen Quantenwellintermixing in den Be reichen 2b und 2c wird durch eine veränderte Geometrie des optoelektronischen Bauelementes 1, dargestellt in Figur 64, ge löst. Dabei sind die beiden Bereiche 2a und 2b des optoelekt ronischen Bauelementes 1 konzentrisch angeordnet und der zweite Bereich 2b umschließt den ersten Bereich 2a vollumfänglich.

Der erste Bereich 2a wird durch das Aufbringen einer zumindest annähernd kreisförmigen Diffusionsmaske eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet. Anschließend wird der offenliegende Bereich 2b um die Diffusionsmaske herum mit einem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesen Be reichen ein Quantenwellintermixing stattfinden kann. Durch diese Form kann ein in den zweiten Bereich 2b eingebrachter zweiter Dotierstoff b gleichmäßig entlang des Umfangs der beiden Bereiche 2a, 2b in den zweiten Bereich 2b so homogen wie möglich eindiffundieren und es kommt nicht wie bei der vorstehend be schriebenen eckigen Form einer m-LED in den Ecken zu einer höheren Störstellenkonzentration bzw. einem höheren Quanten wellintermixing, als beispielsweise in der Mitte der Seitenlän gen der m-LED.

Dieser Effekt wird durch einen Vergleich der Figur 63 und Figur 64 deutlich, da bei Figur 63 die Störstellen/der zweite Dotier stoff b an den vier Ecken des dritten Bereichs 2c von mehr als einer Seite eindiffundieren können, bei Figur 64 hingeben der Dotierstoff b an jedem Punkt des äußeren Umfangs des zweiten Bereichs 2b gleichverteilt senkrecht eindiffundieren kann.

Weiterhin ist in Figur 64 der entsprechend zugehörige Quer schnitt des optoelektronischen Bauelementes 1 und die davon abgeleitete Konzentration des zweiten Dotierstoffes b entlang der Schnittachse B-B dargestellt. Die Konzentration des zweiten Dotierstoffes b ist dabei im Bereich des zweiten Bereiches 2b weitestgehend konstant und nimmt in einem definierten Über gangsbereich von dem zweiten Bereich 2b zu dem ersten Bereich 2a hin ab. Im ersten Bereich wiederum ist die Konzentration des zweiten Dotierstoffes b weitestgehend konstant und steigt in einem definierten Übergangsbereich von dem ersten Bereich 2a zu dem zweiten Bereich 2b hin an. Der dargestellte Verlauf der Konzentration des zweiten Dotierstoff b kann allerdings vari-ieren und stellt keine Absolutwerte oder Verhältnismäßigkeiten zwischen den Dotierstoffkonzentrationen in dem ersten und dem zweiten Bereich 2a, 2b dar. Ebenfalls kann auch der definierte Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem ersten Bereich variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass im Übergangsbereich vom ersten Bereich 2a hin zum zweiten Bereich 2b eine weitestgehend scharfe Kante ausgebildet ist und, dass die Dotierstoffkonzent-ration im ersten Bereich 2a weitestgehend null beziehungsweise in einem Verhältnis von kleiner gleich 2, beispielsweise kleiner gleich 5 oder auch kleiner als 10 zur Dotierstoffkonzentration im zweiten Bereich 2b ist. Mit anderen Worten ist die Dotier stoffkonzentration im zweiten Bereich 2b beispielweise größer gleich 2, beispielsweise größer gleich 5 oder auch größer als 10 zur Dotierstoffkonzentration im ersten Bereich 2a.

Figur 65A, 65B und 65C zeigen den Schichtaufbau und die Her-Stellung eines optoelektronischen Bauelementes 1, wie in Figur 64 dargestellt. Das optoelektronisches Bauelement 1 umfasst da bei eine n-dotierte erste Schicht 5, eine p-dotierte zweite Schicht 6, und eine aktive Schicht 2, die zwischen der n-do-tierten ersten Schicht 5 und der p-dotierten zweiten Schicht 6 angeordnet ist und die mindestens einen Quantenwell aufweist.

Durch das Aufbringen einer Diffusionsmaske 7, beispielsweise eines Dielektrikums wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Sili-ziumoxinitrid, Aluminiumoxid oder beispielsweise einer Foto-maske wird auf der Oberfläche der p-dotierten zweiten Schicht 6 eine korrespondierende Maske mit der im Wesentlichen zum ers ten Bereich 2a identischen kreisförmigen Form erzeugt.

In einem anderen Aspekt kann vor dem Aufbringen der Fotomaske die Oberfläche mit einer dünnen Schicht bedeckt werden, die ebenfalls als Fotomaske dient und so für die Prozessierung ver wendbar ist. Das kann in einigen komplexeren Anordnungen zum Einsparen von Prozessschritten insbesondere dem neuen Aufbrin gen bzw. Strukturieren von Masken diesen. Eine solche komplexere Struktur wären die Ausführungen der Figuren 158A und 158B. die dünne zusätzliche Schicht ist beispielsweise Chrom. Diese wird unterätzt, d.h. ein Ätzprozess trägt auch einen Teil der Chrom schicht ab, so dass die Maske und die darunterliegende dünne Chromschicht für zwei oder mehr Ätzprozesse verwendbar ist. ebenso kann Chrom als Diffusionsbarriere für den zweiten Do tierstoff dienen.

Anschließend erfolgt ein Aufbringen und Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffes. Durch das Aufbringen und Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffes b auf die freibleibende Oberfläche der p-dotierten zweiten Schicht 6 diffundiert der zweite Do tierstoff b in die aktive Schicht 2 und bildet darin die min destens zwei Bereiche 2a, 2b aus. Entsprechend ergeben sich die beiden Bereiche 2a, 2b in der aktiven Schicht 2 in Form einer Projektion der Diffusionsmaske 7, die auf die Oberfläche der p-dotierten zweiten Schicht 6 aufgebracht wird, in der aktiven Schicht 2.

Bei geeigneten Prozessbedingungen bewirkt das Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffes b in die aktive Schicht 2 das vorste hend beschriebene Quantenwellintermixing . Der erste Bereich 2a, insbesondere optisch aktive Bereich, ergibt sich als der Be reich, der sich in direkter Projektion unterhalb der Diffusi onsmaske 7 befindet und in den aufgrund der Diffusionsmaske 7 im Wesentlichen kein zweiter Dotierstoff b eindiffundiert.

Der zweite Bereich 2b ergibt sich entsprechend als der Bereich, der sich in direkter Projektion unterhalb des Bereichs befindet, der um die Diffusionsmaske 7 herum als freie Oberfläche mit dem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt wird. Folglich diffundiert der zweite Dotierstoff b in die zweite p-dotierte Schicht 6, in die aktive Schicht 2 in den zweiten Bereich 2b und je nach Dotierprofil und Prozessparametern teilweise auch in einen an die aktive Schicht 2 angrenzenden Bereich der n-dotierten Schicht 5.

Daraus ergibt sich, dass der zweite Bereich 2b den zweiten Dotierstoff b und somit ein Quantenwellintermixing aufweist.

Figur 66 zeigt neben dem Schichtaufbau des optoelektronischen Bauelementes 1 nach Aufbringen der Diffusionsmaske 7 und Ein diffundieren des zweiten Dotierstoffes b, die Bandlücke des mindestens einen Quantenwells in der aktiven Schicht 2. Darge stellt ist die Energie der Bandlücke E in vertikaler Richtung des Diagramms über den Querschnitt des optoelektronischen Bau elementes 1 in horizontaler Richtung des Diagramms.

Die Energie der Bandlücke E ist dabei von links nach rechts betrachtet im zweiten Bereich 2b konstant und fällt in einem definierten Übergangsbereich von dem zweiten Bereich 2b zu dem ersten Bereich 2a hin ab. Im ersten Bereich 2a weist die Energie der Bandlücke E wiederum einen konstanten Wert auf und steigt in einem definierten Übergangsbereich von dem ersten Bereich 2a zu dem zweiten Bereich 2b hin an, wo die Energie der Bandlücke E des zweiten Bereiches 2b wieder einen konstanten Wert annimmt.

Der dargestellte Verlauf der Energie der Bandlücke E kann al lerdings variieren und stellt keine Absolutwerte oder Verhält-nismäßigkeiten zwischen der Energie der Bandlücke E in dem ers ten und dem zweiten Bereich 2a, 2b dar. Ebenfalls kann auch der definierte Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem ersten Bereich variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass die Energie der Bandlücke E vom ersten Bereich 2a kleiner als die des zweiten Bereichs 2b ist, und das die Energie der Bandlücke E in jeweils dem ersten und dem zweiten Bereich 2a, 2b im Wesentlichen konstant ist.

Neben einer geometrischen Betrachtung zur Verbesserung der Leis tung im Bereich einer einzelnen LED erfolgte, werden im folgen den Beispiele für eine Verbesserung eines Quantenwellintermi-xing auf Waferebene angegeben. m-LED-Strukturen werden unabhän-gig von ihrer späteren Verwendung als einzelne Bauelemente oder in monolithischer Form auf Waferebene produziert. Durch die oben beschriebene Zn Diffusion und andere Maßnahmen können Verbes serungen bei der Nieder- und Hochstromeffizienz erreicht wer- den, in dem im Bereich der späteren aktiven Schicht die Stör stellendichte erniedrigt wird und Störatome dauerhaft gebunden oder abgesättigt werden.

Figur 67A zeigt die Draufsicht eines Ausschnittes einer erste Ausführungsform einer Halbleiterstruktur 0, sowie das zugehö rige Querschnittsprofil der Energie der Bandlücke der Halb leiterstruktur entlang der Schnittachse A-A. In der Halb leiterstruktur 0 sind eine Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a sowie ein zweiter Bereich 2b ausgebildet. Die Viel zahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a sind dabei in einem hexagonalen Muster zueinander beabstandet angeordnet und der eine zweite Bereich 2b umschließt die Vielzahl von ersten op tisch aktiven Bereichen 2a und ist in deren Zwischenräumen an-geordnet.

Weiterhin bildet je ein optisch aktiver Bereich 2a der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a der Halbleiterstruktur 0 einen Teil je eines einer Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen 1. Hierbei können die optoelektronischen Bauele mente aufgrund ihrer gesamten Abmessungen als m-LED angesehen werden. Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a kann beispielsweise durch das Aufbringen einer Maske oder bei spielsweise durch das Aufbringen von Maskensegmenten eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet werden. Nachfolgend wird der offenliegende zweite Bereich 2b um die Maske beziehungsweise um die Maskensegmente herum mit einem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesem Bereich ein QWI stattfinden kann. Durch die Eindiffusion des zweiten Dotierstoffs und durch das damit verbundene QWI im zweiten Be reich ändert sich in diesem Bereich die Energie der Bandlücke im Vergleich zu den Bereichen, in denen kein Quantenwellinter-mixing stattfindet.

Der im Weiteren in Figur 67A dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse A-A zeigt den Verlauf der Energie der Bandlücke in den Bereichen 2a und 2b. Daraus ist zu entnehmen, dass die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b größer ist als in den ersten optisch aktiven Berei chen 2a. Eine Verringerung der Energie der Bandlücke ergibt sich vom zweiten Bereich 2b hin zum ersten optisch aktiven Bereich 2a und in gespiegelter Weise ergibt sich entsprechend dieses Verringerung eine Vergrößerung der Energie der Bandlücke vom ersten optisch aktiven Bereich 2a zum zweiten Bereich 2b.

Dieser und ähnliche Verläufe im Folgenden ist allerdings ledig lich als qualitativer Verlauf anzusehen und stellt keine Abso-lutwerte oder Verhältnismäßigkeiten der Energie der Bandlücke in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dem zweiten Bereich 2b dar. Ebenfalls kann auch der Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem ersten optisch aktiven Bereich variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein. Ausschlaggebend ist lediglich, dass im Übergangsbereich der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a hin zum zweiten Bereich 2b eine weitestgehend scharfe Kante ausgebildet ist und, dass die Energie der Bandlücke in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a kleiner als die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b ist.

Damit einhergehend bedeutet dies mit anderen Worten, dass eine Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b im zweiten Bereich 2b größer als die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Be reichen 2a ist.

Weiterhin ist in der Figur 67A dargestellt, dass die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b keinen konstanten Wert auf-weist, sondern in den Bereichen, in denen der größtmögliche Abstand zwischen der Vielzahl von ersten Bereichen 2a auftritt, lokale Maxima der Energie der Bandlücke aufweist. Dies ist darin begründet, dass der Diffusionsvorgang und damit das Quanten-wellintermixing im Bereich von größeren, mit dem zweiten Do tierstoff b beaufschlagten Flächen effizienter abläuft als in kleineren Zwischenräumen zwischen zwei von beispielsweise einer Maske bedeckten ersten optisch aktiven Bereichen 2a.

Der im Weiteren in Figur 67B dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse (B-B) zeigt den Verlauf der Energie der Bandlücke entlang des Umfangs eines optoelekt ronischen Bauelements 1. Die Schnittachse verläuft dabei durch den zweiten Bereich 2b. Entsprechend obiger Erläuterung weist die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b keinen konstan ten Wert, sondern Maxima in den Bereichen auf, in denen der größtmögliche Abstand zwischen der Vielzahl von ersten Berei chen 2a auftritt und Minima, in den Bereichen, in denen der kleinstmögliche Abstand zwischen der Vielzahl von ersten Berei chen 2a auftritt. In der Figur 67B sind die Bereiche der lokalen Maxima der Bandlückenenergie der Halbleiterstruktur beispiel haft mit Y bezeichnet, die Bereiche mit lokalen Minima der Bandlückenenergie der Halbleiterstruktur beispielhaft mit X und Z .

In der Praxis ist es jedoch erwünscht, eine möglichst homogene und konstante Bandlückenenergie im zweiten Bereich 2b der Halb leiterstruktur 0 und entsprechend entlang des Umfangs eines optoelektronischen Bauelements 1 zu erreichen. Im Folgenden werden daher unter anderem die drei Ausführungsformen (Figuren 68A und 68B, 69A und 69B und 70A und 70B) vorgestellt, um dem Effekt von lokalen Maxima der Bandlückenenergie in der Halb leiterstruktur 0 entgegenzuwirken. Figuren 68A und 68B, 69A und 69B und 70A und 70B zeigen jeweils eine Draufsicht einer Aus führungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur 0 und ein zugehöriges Querschnittsprofil der Energie der Bandlücke der Halbliterstruktur entlang der Schnittachsen A-A und B-B.

In Ergänzung zu dem Beispiel einer Struktur in den Figuren 67A und 67B ist hierbei neben der Vielzahl von ersten optisch ak tiven Bereichen 2a und dem mindestens einen zweiten Bereich 2b mindestens ein weiterer dritter Bereich 2c ausgebildet. Dieser mindestens eine dritte Bereich 2c ist wiederum in den Zwischen räumen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a angeordnet.

Genauer gesagt zeigt Figur 68A einen Ausschnitt einer Halb leiterstruktur 0 mit einer Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a, einem zweiten Bereich 2b und einer Vielzahl von dritten Bereichen 2c. Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a sind wie vorstehend bereits beschrieben in einem hexagonalen Muster zueinander beabstandet angeordnet. Der zweite Bereich 2b umschließt die Vielzahl der ersten optisch aktiven Bereiche 2a derart, dass je einer der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a ringförmig und/oder kon zentrisch von dem zweiten Bereich 2b umschlossen wird. Der zweite Bereich 2b teilt sich dabei beispielsweise in Ringseg mente auf und hängt beispielsweise nur punktförmig mit dem nächsten angrenzenden Ringsegment des zweiten Bereichs 2b zu-sammen. Die Vielzahl der dritten Bereiche 2c wird in Form einer Deltoid-Kurve von jeweils drei der Ringsegmente des zweiten Bereichs 2b gebildet.

Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c kann dabei beispielsweise durch das Aufbringen einer Maske oder beispielsweise durch das Aufbringen von Mas kensegmenten eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet werden. Nachfolgend wird der offenliegende zweite Bereich 2b um die Maske beziehungsweise um die Masken segmente herum mit einem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesem Bereich ein QWI stattfinden kann.

Der im Weiteren in Figur 67A dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und die davon Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse A-A zeigt die Energie der Bandlücke in den Bereichen 2a, 2b und 2c. Daraus ist zu entnehmen, dass die Bandlücke im zweiten Bereich 2b größer ist als in den ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c. In den Bereichen, in denen die Achse A-A jeweils den zweiten Bereich 2b schneidet, ist eine lokale Vergrößerung der Bandlücke zu erkennen. Entsprechend der von der Achse A-A geschnittenen Flä che des zweiten Bereichs 2b ergibt sich für Energie der Band-lücke ein jeweils höherer oder weniger hoher Wert.

Dieser Verlauf ist allerdings lediglich als qualitativer Ver lauf anzusehen und stellt keine Absolutwerte oder Verhältnis mäßigkeiten der Energie der Bandlücke der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a, dem zweiten Bereich 2b und der Vielzahl von dritten Bereichen 2c dar. Ebenfalls können auch die Übergangsbereiche zwischen dem ersten optisch aktiven Be reich, dem zweiten Bereich 2b und den dritten Bereichen 2c variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass im Übergangsbereich der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a hin zum zweiten Bereich 2b und im Übergangsbereich von den dritten Bereichen 2c hin zum zweiten Bereich 2b eine weitestgehend scharfe Kante ausgebildet ist und dass die Energie der Bandlücke in der Viel zahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Berei chen 2c kleiner als die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b ist. Damit einhergehend bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b im zweiten Bereich 2b größer als die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c ist.

Der im Weiteren in Figur 68B dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse B-B zeigt den Verlauf der Energie der Bandlücke entlang des Umfangs eines optoelekt ronischen Bauelements 1. Die Schnittachse verläuft dabei durch den zweiten Bereich 2b. Entgegen der Darstellung in Figur 67B weist die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b eine weniger starke Variation auf. Durch das Einbringen der Vielzahl von dritten Bereichen 2c wird erreicht, dass im Bereich der Zwischenräume von jeweils drei der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a die lokalen Maxima der Bandlückenenergie in der Halbleiterstruktur 0 weniger ausgeprägt sind. Damit kann eine gleichmäßigere Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b erreicht werden. Dies wiederum führt zu einer Leistungssteige rung der optoelektronischen Bauelemente 1.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke in der Halbleiterstruktur 0 entlang der Schnit tachsen A-A und B-B ist in den Figur 69A und 69B dargestellt.

Darin sind die Vielzahl der dritten Bereiche 2c jeweils kreis förmig ausgebildet und in der Mitte von jeweils drei der Viel zahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a angeordnet. Ebenso kann der Begriff kreisförmig auch elliptische, sowie ovale und weitere rundlich konvexe Formen umfassen. Diese Anordnung der Vielzahl von dritten Bereichen 2c dient in analoger Weise wie in Figur 68A und 68B dazu, lokale Maxima des aufgebrachten zweiten Dotierstoffes b auf die Halbleiterstruktur 0 zu redu zieren, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Dotierstoffkon-zentration im zweiten Bereich 2b zu erreichen. Die in Figur 69A dargestellten kreisförmig ausgebildeten und in der Mitte von jeweils drei der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a angeordneten dritten Bereiche 2c zeigen dabei bereits eine Leistungssteigerung der optoelektronischen Bauelemente 1. Ent-sprechend ergibt sich der zweite Bereich 2b nicht als zusammen hängende Ringsegmente, sondern füllt den Zwischenraum zwischen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c aus.

Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c kann beispielsweise durch das Aufbringen einer Maske oder beispielsweise durch das Aufbringen von Maskenseg menten eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet werden. Dazu wird der offenliegende zweite Bereich 2b um die Maske beziehungsweise um die Maskensegmente herum mit einem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesem Be reich ein QWI stattfinden kann.

Der im Weiteren in Figur 69A dargestellte Ausschnitt der Halb-leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse A-A zeigt die Energie der Bandlücke in den Bereichen 2a, 2b und 2c. Daraus ist zu entnehmen, dass die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b größer ist als in den ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c. In den Bereichen, in denen die Achse A-A jeweils den zweiten Bereich 2b schneidet, ist eine lokale Ver größerung der Bandlücke zu erkennen. Ebenfalls können auch die Übergangsbereiche zwischen dem ersten Bereich dem zweiten Be reich 2b und den dritten Bereichen 2c variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass im Übergangsbereich der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a hin zum zweiten Bereich 2b und im Übergangsbereich von den dritten Bereichen 2c hin zum zweiten Bereich 2b eine weitestgehend scharfe Kante ausgebildet ist und, dass die Energie der Bandlücke in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c kleiner als die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b ist. Damit einhergehend bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotier stoffes b im zweiten Bereich 2b größer als die Dotierstoffkon zentration des zweiten Dotierstoffes b in der Vielzahl von ers ten optisch aktiven Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c ist.

Der im Weiteren in Figur 69B dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der durch den Pfeil angedeuteten Schnit tachse zeigt den Verlauf der Energie der Bandlücke entlang des Umfangs eines optoelektronischen Bauelements 1. Die Schnitta-chse verläuft dabei durch den zweiten Bereich 2b. Wie in Dar stellung in Figur 68B weist die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b wiederum keinen konstanten Wert auf.

Da die Vielzahl von dritten Bereichen 2c jeweils eine kleinere Fläche als die Vielzahl von dritten Bereichen 2c der Ausfüh rungsform in Figur 68A abdecken, ergeben sich ausgeprägtere lokale Maxima in den Bereichen, in denen ein größtmöglicher Abstand zu der Vielzahl von ersten Bereichen 2a und dritten Bereichen 2c auftritt. Entsprechend ergeben sich ebenso lokale Minima, in den Bereichen, in denen der kleinstmögliche Abstand zwischen der Vielzahl von ersten Bereichen 2a und dritten Be reichen auftritt. In der Figur 69B sind die Bereiche der lokalen Maxima der Bandlückenenergie der Halbleiterstruktur beispiel haft mit X und Z bezeichnet, die Bereiche mit lokalen Minima der Bandlückenenergie der Halbleiterstruktur beispielhaft mit Y .

Ausschlaggebend ist, dass im Vergleich zur Ausführungsform in Figur 67A, durch das Einbringen der Vielzahl von dritten Berei- chen 3c, die lokalen Maxima der Bandlückenenergie in der Halb leiterstruktur 0 betragsmäßig geringer sind, sodass eine ver gleichsweise homogene und konstante Energie der Bandlücke ent lang des entlang des Umfangs eines optoelektronischen Bauele-ments 1 beziehungsweise innerhalb des zweiten Bereichs 2b in der Halbleiterstruktur 0 vorherrscht. Dies wiederum führt be reits zu einer Leistungssteigerung der optoelektronischen Bau elemente 1.

Weiterhin ist in Figur 69B dargestellt, dass je ein optisch aktiver Bereich 2a der Vielzahl von ersten optisch aktiven Be reichen 2a der Halbleiterstruktur 0 einen Teil je eines opto elektronischen Bauelements 1 bildet.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke in der Halbleiterstruktur 0 entlang der Schnit tachsen A-A und B-B ist in den Figur 70A und 7 OB dargestellt.

Dabei ist die Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a jeweils von einem zweiten Bereich 2b konzentrisch umschlossen. Entsprechend ergibt sich eine Vielzahl von zweiten Bereichen 2b, die jeweils ring- beziehungsweise kreisförmig um jeweils einen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a an-geordnet sind. Ebenso kann der Begriff ring- beziehungsweise kreisförmig auch elliptische, sowie ovale und weitere rundlich konvexe Formen umfassen.

Weiterhin weist die Halbleiterstruktur 0 einen dritten Bereich 2c auf, der in den Zwischenräumen zwischen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und zweiten Bereichen 2b angeordnet ist. Die Vielzahl von ersten optisch aktiven Berei chen 2a und der dritte Bereich 2c kann beispielsweise durch das Aufbringen einer Maske oder beispielsweise durch das Aufbringen von Maskensegmenten eventuell mit gleicher oder ähnlicher Form und Größe ausgebildet werden. Dazu werden die offenliegenden zweiten Bereiche 2b um die Maske beziehungsweise um die Masken segmente herum mit einem zweiten Dotierstoff b beaufschlagt, sodass in diesem Bereich ein QWI stattfinden kann.

Durch diese ringförmige Anordnung der Vielzahl von zweiten Be reichen 2b um jeweils einen der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und des dritten Bereichs 2c wird es ver mieden, dass sich im Bereich der Zwischenräume von jeweils drei ersten optisch aktiven Bereichen 2a lokale Maxima des aufge brachten zweiten Dotierstoffes b bilden. Damit kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Dotierstoffkonzentration in der Viel zahl von zweiten Bereichen 2b erreicht werden. Dies wiederum führt dazu, dass ein im Wesentlichen gleichmäßiges QWI in der Vielzahl von zweiten Bereichen 2b stattfinden kann, was zu einer Leistungssteigerung der optoelektronischen Bauelemente 1 führt.

Der im Weiteren in Figur 70A dargestellte Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse A-A zeigt, dass die Ener-gie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b größer ist als in den ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dem dritten Bereich 2c. In den Bereichen, in denen die Achse A-A jeweils den zweiten Bereich 2b schneidet, ist eine lokale Vergrößerung der Bandlücke zu erkennen.

Dieser Verlauf ist allerdings lediglich als qualitativer Ver lauf anzusehen und stellt keine Absolutwerte oder Verhältnis mäßigkeiten zwischen der Energie der Bandlücke der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a, dem zweiten Bereich 2b und dem dritten Bereich 2c dar. Ebenfalls können auch die Über gangsbereiche zwischen dem ersten optisch aktiven Bereich dem zweiten Bereich 2b und dem dritten Bereich 2c variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass im Übergangsbereich der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a hin zu den zweiten Bereichen 2b und im Übergangsbereich von dem dritten Bereich 2c hin zum den zweiten Bereichen 2b eine weitestgehend scharfe Kante ausgebildet ist und, dass die Energie der Band lücke in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und im dritten Bereich 2c kleiner als die Energie der Bandlücke in den zweiten Bereichen 2b ist.

Damit einhergehend bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b in den zweiten Bereichen 2b größer als die Dotierstoffkonzentration des zweiten Dotierstoffes b in der Vielzahl von ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dem dritten Bereich 2c ist.

Der im Weiteren in Figur 70B dargestellte Ausschnitt der Halb leiterstruktur 0 und der davon abgeleitete Verlauf der Energie der Bandlücke entlang der Schnittachse B-B zeigt den Verlauf der Energie der Bandlücke entlang des Umfangs eines optoelekt-ronischen Bauelements 1. Die Schnittachse verläuft dabei durch den zweiten Bereich 2b. Entgegen der Darstellung in Figur 67B, 68B und 69B weist die Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b einen weitestgehend konstanten Wert auf. Durch das Einbringen des dritten Bereiches 2c wird es vermieden, dass sich im Bereich der Zwischenräume von jeweils drei ersten optisch aktiven Be reichen 2a lokale Maxima des aufgebrachten zweiten Dotierstof fes b bilden, und sich somit auch keine lokalen Maxima der Bandlückenenergie in der Halbleiterstruktur 0 ergeben. Damit kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Energie der Bandlücke im zweiten Bereich 2b erreicht werden.

Figur 71A, 71B und 71C zeigen den Schichtaufbau und entsprechend die Herstellung einer Halbleiterstruktur 0 wie in Figur 68A, 69A und 70A dargestellt. Die Halbleiterstruktur 0 umfasst dabei eine n-dotierte erste Schicht 5, eine mit einem ersten Dotier stoff versetzte p-dotierte zweite Schicht 6 und eine aktive Schicht 2, die zwischen der n-dotierten ersten Schicht 5 und der p-dotierten zweiten Schicht 6 angeordnet ist und die min destens einen Quantenwell aufweist. Die Schichten werden bei spielsweise epitaktisch auf einem hier nicht dargestellten Trä gersubstrat abgeschieden. Neben den hier gezeigten Schichten können weitere Schichten, Kontaktschichten, Opferschichten der ähnliches vorgesehen sein.

Figur 71B zeigt den nächsten Schritt, bei dem eine strukturierte Maske 7 aufgebracht ist. Die Maske ist an einigen Stellen durch brochen, so dass dort Dotierstoff b eingebracht wird. Das Ein diffundieren des zweiten Dotierstoffes b in die aktive Schicht 2 bewirkt hierbei das vorstehend beschriebene QWI .

Durch das Aufbringen einer Maske beziehungsweise das Aufbringen von Maskensegmenten 7, beispielsweise eines Dielektrikums oder einer Fotolackmaske, auf die Oberfläche der p-dotierten zweiten Schicht 6 und dem anschließenden Diffusionsprozess entsteht die in Figur 71C dargestellte Struktur. Sie zeigt eine Anzahl op tisch aktiver Bereiche unterhalb der Maske 7 mit umgebenden zweiten Bereichen 2b und dem mindestens einen dritten Bereich 2c. Die Struktur und der Aufbau ergeben sich wie erwähnt aus der Strukturierung der aufgebrachten Maske 7. Der zweite Do tierstoff b diffundiert durch die p-dotierte zweiten Schicht 6 und in die aktive Schicht 2 und bildet darin die Bereiche 2a, 2b und 2c aus. Entsprechend ergeben sich die Bereiche 2a, 2b und 2c in der aktiven Schicht 2 in Form einer Projektion der Maske beziehungsweise der Maskensegmente 7, die auf die Oberfläche der p-dotierten zweiten Schicht 6 aufgebracht wird, in der ak tiven Schicht 2.

Die Vielzahl der ersten optisch aktiven Bereiche 2a und der mindestens eine dritte Bereich 2c ergeben sich dabei als die Bereiche, die sich in direkter Projektion unterhalb der Maske beziehungsweise der Maskensegmente 7 befinden und in die auf grund der Maske beziehungsweise der Maskensegmente 7 im Wesent lichen kein zweiter Dotierstoff b eindiffundiert.

Der mindestens eine zweite Bereich 2b ergibt sich entsprechend als der Bereich, der sich in direkter Projektion unterhalb des Bereichs befindet, der um die Maske beziehungsweise die Masken segmente 7 herum als freie Oberfläche mit dem zweiten Dotier-stoff b beaufschlagt wird. Folglich diffundiert in dem mindes tens einen zweiten Bereich 2b der zweite Dotierstoff b in die zweite p-dotierte Schicht 6, in die aktive Schicht 2 und je nach Dotierprofil und Prozessparametern teilweise auch in einen an die aktive Schicht 2 angrenzenden Bereich der n-dotierten Schicht 5.

Daraus ergibt sich, dass der mindestens eine zweite Bereich 2b den zweiten Dotierstoff b und somit ein QWI aufweist.

Figur 72 zeigt neben dem Schichtaufbau der Halbleiterstruktur 0 nach Aufbringen der Maske beziehungsweise der Maskensegmente 7 und Eindiffundieren des zweiten Dotierstoffes b die Bandlücke des mindestens einen Quantenwells in der aktiven Schicht 2. Dargestellt ist die Energie der Bandlücke E in vertikaler Rich-tung des Diagramms über den Querschnitt der Halbleiterstruktur 0 in horizontaler Richtung des Diagramms.

Die Energie der Bandlücke E ist dabei von links nach rechts betrachtet im dritten Bereich 2c konstant und steigt in einem definierten Übergangsbereich von dem dritten Bereich 2c zu dem zweiten Bereich 2b hin an. Im zweiten Bereich 2b weist die Energie der Bandlücke E wiederum einen konstanten Wert auf und fällt anschließend in einem definierten Übergangsbereich von dem zweiten Bereich 2b zu dem ersten optisch aktiven Bereich 2b hin ab, wo die Energie der Bandlücke E des ersten optisch ak tiven Bereichs 2a einen konstanten Wert annimmt. In gespiegelter Weise ergibt sich entsprechend dieses Verlaufs ein Anstieg der Energie der Bandlücke E in einem definierten Übergangsbereich von dem ersten optisch aktiven Bereich 2a zu dem zweiten Bereich 2b und ein Abfall der Energie der Bandlücke E in einem defi nierten Übergangsbereich von dem zweiten Bereich 2b zu dem drit ten Bereich 2c.

Der dargestellte Verlauf der Energie der Bandlücke E kann al lerdings variieren und stellt keine Absolutwerte oder Verhält nismäßigkeiten zwischen der Energie der Bandlücke E in den ers ten optisch aktiven Bereichen 2a, dem mindestens einen zweiten Bereich 2b und dem mindestens einen dritten Bereich 2c dar. Ebenfalls kann auch der Übergangsbereich zwischen dem mindes tens einen zweiten Bereich 2b und den ersten optisch aktiven Bereichen 2a und der Übergangsbereich zwischen dem mindestens einen zweiten Bereich 2b und dem mindestens einen dritten Be reich 2c variieren und sowohl etwas flacher als auch steiler ausgebildet sein.

Ausschlaggebend ist lediglich, dass die Energie der Bandlücke E der ersten optisch aktiven Bereiche 2a und des mindestens einen dritten Bereichs 2c kleiner als die des mindestens einen zweiten Bereichs 2b ist, und dass die Energie der Bandlücke E in jeweils den ersten optisch aktiven Bereichen 2a und dem mindestens einen zweiten Bereich 2b entlang des Umfanges des Bereichs 2a im Wesentlichen konstant ist.

Bevor Aspekte zur magnetischen Stromeinschnürung erläutert wer den, wird auf Figur 73 verwiesen. Die Figur zeigt ein Ausfüh rungsbeispiel einer herkömmlichen Leuchtdiode. Die Leuchtdiode wird stromversorgt, wobei ein elektrischer Strom hier mit dicken Pfeilen dargestellt von oben in der Leuchtdiode zu einer aktiven Schicht mit einem sogenannten pn-Übergang fließt. Dort finden neben strahlenden Rekombinationen unerwünschte nichtstrahlende Rekombinationen NR statt, die vermieden beziehungsweise in de ren Intensität reduziert werden sollen. Dabei ergeben sich die nichtstrahlenden Rekombinationen aus der Diffusion von Lan dungsträgern zum Rand, wobei die Defektdichte am Rand erhöht ist oder andere Effekte auftreten. Diese Diffusion der Ladungs träger zum Rand ist mit dem Bezugszeichen 2 angezeigt. NR re duziert die Quanteneffizienz und wird im Wesentlichen in Wärme umgesetzt. Gerade bei kleinen Chip wird das Verhältnis von strahlender Rekombination zu nichtstrahlender Rekombination schlechter. Es ist daher wünschenswert, Verfahren zu entwickeln, mit dem die Ladungsträger eingeschnürt und auf die Mitte be grenzt werden können.

Figur 74 zeigt einen Längsschnitt entlang einer X-Z-Ebene eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Bauelements 10. Dieses ist als ein Schichtenstapel S ausgebildet, der an einem Träger 1 eine erste Schicht 3 auf weist, auf dem eine aktive Schicht 7 aufgebracht ist und an der wiederum eine zweite Schicht 5 abgeschieden wurde. Ein erster Kontakt 9 ist an einem dem Träger 1 abgewandten Oberflächenbe reich der zweiten Schicht 5 und ein zweiter Kontakt 11 mittels des Trägers 1 an der ersten Schicht 3 ausgebildet ist. Die erste Schicht 3 ist n-dotiert und die zweite Schicht 5 ist p-dotiert, so dass insbesondere der erste Kontakt 9 die Anode und der zweite Kontakt 11 die Kathode bildet. Der Schichtenstapel S weist hier entlang seiner Mantelfläche und an der dem Träger 1 zugewandten Seite eine elektrisch isolierende Beschichtung 13 und passivierende Beschichtung 15 auf. Der erste Kontakt kann beispielsweise ITO (Indiumzinnoxid) aufweisen, so dass in der aktiven Schicht erzeugtes Licht nach oben austritt.

Weiterhin umfasst das Bauelement ein Magnetisierungselement M, das bei Stromfluss entlang der Z-Achse des (gesamten) Schich tenstapels S Magnetfeldlinien entlang der X-Y-Ebene verlaufend bereitstellt. Das Magnetisierungselement M weist eine Anzahl von entlang der Z-Achse und entlang der Mantelfläche des Schich tenstapels S verlaufenden streifenförmigen Stromleitungen 17 auf. Diese kontaktieren den ersten Kontakt 9. Je nach Strom-richtung (d.h. je nach Funktion des Kontakts 9 als Anode oder Kathode) verläuft ein Stromfluss entlang der Stromleitungen und antiparallel durch den Schichtenstapel. Auf diese Weise stoßen sich die Ladungsträger, insbesondere Elektronen, ab. Mittels zweier aufeinander zulaufender Linien ist eine sich daraus er-gebende magnetische Stromeinschnürung MS, als eine Art „Elekt ronenlinse", veranschaulicht.

Figur 75 zeigt einen Querschnitt entlang einer X-Y-Ebene des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optoelektro-nischen Bauelements 10. In der Mitte der X-Y-Querschnittsebene erstreckt sich die Z-Achse, entlang der ein Strom entlang eines optoelektronischen Bauelements 10 fließt. In Ausgestaltung von Leiterstreifen oder Leiterbändern sind Stromleitungen 17 ent lang den Mantelflächen des Schichtenstapels S erzeugt. Hier sind am quaderförmigen Schichtenstapel S insgesamt vier Stromleitun gen 17 ausgebildet, deren Ströme antiparallel zum Strom bei spielsweise durch eine Leuchtdiode hindurchfließen. Diese Stromleitungen 17 bilden ein Magnetisierungselement M, wobei die sich im optoelektronischen Bauelement 10 fließenden La-dungsträger, beispielsweise Elektronen, in Richtung eines Trä gers 1 bewegen und dabei infolge der mittels der Stromleitungen 17 entlang einer X-Y-Ebene erzeugten Magnetfelder in Richtung zu der Z-Achse abgelenkt werden. Auf diese Weise wirken Kräfte F auf die Ladungsträger, insbesondere Elektronen, die vom Rand des Bauelements 10 verdrängt werden. Es ergibt sich eine Ein schnürung der Stromverteilung (eine Magnetische Stromeinschnü rung MS) und es wird eine Art „Elektronenlinse" derart geschaf fen, bei der nichtstrahlende Rekombination an Chipkanten bezie hungsweise Mesakanten des optoelektronischen Bauelements 10 re- duziert ist. Die Mantelfläche des optoelektronischen Bauele ments weist zudem eine elektrisch isolierende Beschichtung 13 sowie ein passivierende Beschichtung 15 auf.

Figur 76 zeigt eine Darstellung zur Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels. Der antiparallele Stromverlauf II zu -12 in den beiden Leitungen bewirkt ein Kraft F, die die beiden Leitungen voneinander wegbewegt. Es wirken dabei die Magnetfel der, die sich um die beiden Leitungen aufgrund der Ströme er-geben. Das Gleiche ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 74 und Figur 75.

Figur 77 zeigt einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements. Ein Magnetisierungselement M ist hier im Bereich einer aktiven Schicht 7 in Form von vier permanent-magnetischer Dipole aus gebildet. Diese Lage kann in der Höhe h variiert sein, um mag netische Kräfte gezielt innerhalb der aktiven Schicht 7 mit den Quantum Wells bereitzustellen. So können entgegen der Haupt-Bewegungsrichtung der Ladungsträger und damit in einem Bereich vor der aktiven Schicht 7 gezielt Magnetfeldlinien MF insbeson dere entlang der Z-Achse verlaufend eingeprägt werden. Dabei sind deren Südpole der aktiven Schicht 7 zugewandt und deren Nordpole der aktiven Schicht 7 abgewandt. Die Pole können auch vertauscht werden. Der Verlauf der erzeugten Magnetfelder MF bewirkt, dass die bevorzugte Bewegungsrichtung eines Elektrons entlang einer Y-Achse insbesondere aus der Zeichnungsebene be ziehungsweise aus der X-Z-Ebene heraus verläuft. Damit wird eine ohne das jeweilige Magnetfeld zufällige Bewegung eines Elekt-rons infolge Diffusion zum Rand der aktiven Schicht 7 des Schichtenstapels S mittels der gezielten Kraft des Magnetfeldes in eine laterale Bewegungsrichtung umgelenkt. Dies resultiert in eine Vorzugsrichtung der zufälligen Diffusion zum gegenüber liegenden anderen Rand der aktiven Schicht 7 des Schichtensta-pels S, an dem das Elektron wieder vom dortigen Rand weggeleitet wird, da die dortige Kraft dann wieder in eine andere laterale Richtung wirkt. Auf diese Weise kann ein Elektron in der aktiven Schicht 7 entlang einer Spirallinie in Richtung zu der Z-Achse umgelenkt werden, insbesondere wenn eine Vielzahl von Dauermag-netdipolen entlang des Randbereichs der aktiven Schicht 7 in der X-Y-Ebene die aktive Schicht 7 einrahmt beziehungsweise umläuft. Dabei kann ein Schichtenstapel S beispielsweise als Quader oder alternativ als Zylinder geschaffen sein. Grundsätz lich sind alternative geometrische Formen des Schichtenstapels S beispielsweise Kegel, Kegelstümpfe oder Pyramiden ebenso mög lich. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stellt der erste Kontakt 9 eine Anode bereit.

Die Positionierung der Dauermagnetdipole entlang der Z-Achse wird zur erhöhten Reduzierung nichtstrahlender Rekombinationen ausgewählt. Grundsätzlich können die verwendeten Magnetdipole horizontal entlang einer X-Y-Ebene oder vertikal entlang einer Z-Achse verlaufen beziehungsweise orientiert sein.

Figur 78 zeigt einen Querschnitt des zweiten Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 10 gemäß Figur 77. Figur 78 zeigt die Anordnung einer Vielzahl von Dauermagnetdipolen entlang des Randbereichs der aktiven Schicht 7 in der X-Y-Ebene. Der Schichtenstapel S wird hier im Bereich der aktiven Schicht 7 beispielsweise von zwölf Dauermagnetdi polen NS eingerahmt beziehungsweise umfasst. Mit Z ist die in der Mitte der X-Y-Querschnittsfläche angeordnete vertikale Z-Achse dargestellt, um die sich entlang einer Spirallinie auf grund Diffusion und Kraftwirkung der Magnetfelder der Dauermag-netdipole NS Elektronen in Richtung zur Z-Achse bewegen können. Die Magnetfelder der Dauermagnetdipole NS verlaufen vom jewei ligen Nordpol N zum Südpol S, wobei die Magnetfelder im Bereich der Südpole S in den Randbereich der X-Y-Querschnittsfläche der aktiven Schicht 7 des Schichtenstapels S hineinwirken. Entspre chend wird hier ein Magnetisierungselement M mittels der vor stehend beschriebenen Dauermagnetdipole geschaffen.

Figur 79 zeigt einen Längsschnitt entlang einer X-Z-Ebene eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Bauelements 10. Im Unterschied zum zweiten Ausfüh rungsbeispiel werden hier anstelle von Dauermagnetdipolen Elektromagnetdipole verwendet, wobei deren Stromfluss insbeson-dere mittels des Stromflusses durch das optoelektronische Bau element 10 bereitgestellt wird. Der erste Kontakt 9 ist hier als Anode ausgebildet. Der technische Stromfluss verläuft auf der Höhe der aktiven Schicht 7 in die Elektromagnete und um fließt dabei den Schichtenstapel S um danach antiparallel zum Strom durch das optoelektronische Bauelement 10 oder durch die beispielhafte m-LED entlang der Z-Achse zur Anode zu fließen. Auf diese Weise kann das Konzept einer „Elektronenlinse" gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Magnetwirkung in der aktiven Schicht 7 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kombi-niert sein. Als Beispiel für ein magnetisches Material, welches mittels eines Stromflusses magnetisiert wird, kann Mangan ver wendet werden. Die Anordnung

Figur 80 zeigt einen Querschnitt entlang einer X-Y-Ebene des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Bauelements 10. Entlang der Z-Achse auf der Höhe der aktiven Schicht 7 des optoelektronischen Bauelements 10, das ein m-LED-Chip LED sein kann, sind die Elektromagnetdipole SN entlang der X-Y-Ebene um den Schichtenstapel S herum angeordnet. Es werden hier ebenso zwölf Elektromagnete vorgeschlagen. Die Einspeisung des elektrischen Stromes erfolgt in Figur 80 links unten, und zwar insbesondere des Stromes, der ebenso das opto elektronische Bauelement 10 durchfließt. Dieser Strom ILED kann ebenso in Figur 80 links unten nach mindestens einem Umlaufen des Schichtenstapels S und mindestens einem Durchlaufen der Elektromagnetdipole NS oder alternativ einem Durchlaufen von magnetischem, insbesondere ferromagnetischem, Material, der Anode beziehungsweise dem ersten Kontakt 9 zugeführt werden.

Figur 79 und Figur 80 zeigen das Magnetisierungselement M im Bereich einer aktiven Schicht 7, wobei in deren Randbereich Magnetfeldlinien auf einen Pol, und zwar hier auf den Südpol, eines Magnetdipols zulaufend bereitgestellt sind. Die Wirkung der Magnetfelder auf Ladungsträger gleicht hier der des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 77 und Figur 78. Das Magneti sierungselement M stellt Magnetfeldlinien bereit, mittels denen die sich bewegenden Ladungsträger, insbesondere Elektronen, von Randbereichen von X-Y-Querschnittsflächen des Schichtenstapels ferngehalten werden.

Figur 81 zeigt einen Längsschnitt entlang einer X-Z-Ebene eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optoelekt ronischen Bauelements 10. Das Magnetisierungselement M stellt Magnetfeldlinien bereit, mittels denen die sich bewegenden La-dungsträger von Randbereichen von X-Y-Querschnittsflächen des Schichtenstapels S ferngehalten werden. Das Magnetisierungsele ment M ist in Z-Richtung auf der Höhe einer aktiven Schicht 7 angeordnet, wobei die Magnetfeldlinien MF im Randbereich der aktiven Schicht 7 entlang der Z-Achse verlaufend bereitstellt sind. Die Position des Magnetisierungselements M kann in der Höhe entlang der Z-Achse variiert sein, um die Kräfte auf die Ladungsträger, insbesondere Elektronen, gezielt innerhalb des Quantenwells der aktiven Schicht 7 zu definieren und zu gene rieren. Beispielsweise kann das Magnetisierungselement M ent-gegen der Haupt-Bewegungsrichtung der Ladungsträger in einem Bereich vor der aktiven Schicht 7 verschoben worden sein.

Das Magnetisierungselement M ist als ein den Schichtenstapel S entlang einer X-Y-Ebene umlaufenden magnetisches Material, ins-besondere Mangan, im Bereich einer aktiven Schicht 7 geschaffen.

Das magnetische Material ist auf eine Mantelfläche des Schich tenstapels S abgeschieden und kann mittels eines externen Mag netfeldes magnetisiert worden sein. Eine Abscheidung des mag netischen Materials kann beispielsweise mittels MOVPE (metall-organische Gasphasenepitaxie) , MBE (Molekularstrahlepitaxie) o-der ähnlichen Verfahren erfolgen.

Der Verlauf der erzeugten Magnetfelder MF bewirkt, dass die bevorzugte Bewegungsrichtung eines Elektrons entlang einer Y-Achse insbesondere aus der Zeichnungsebene beziehungsweise aus der X-Z-Ebene heraus verläuft. Damit wird eine ohne das jewei lige Magnetfeld MF zufällige Bewegung eines Elektrons infolge Diffusion zum Rand der aktiven Schicht 7 des Schichtenstapels S mittels der gezielten Kraft des Magnetfeldes MF in eine la-terale Bewegungsrichtung umgelenkt. Dies resultiert in eine Vorzugsrichtung der zufälligen Diffusion zum gegenüberliegenden anderen Rand der aktiven Schicht 7 des Schichtenstapels S, an dem das Elektron wieder vom dortigen Rand weggeleitet wird, da die dortige Kraft dann wieder in eine andere laterale Richtung wirkt. Auf diese Weise kann ein Elektron in der aktiven Schicht 7 insbesondere entlang einer Spirallinie in Richtung zu der Z-Achse umgelenkt werden, insbesondere, wenn magnetisches Mate rial entlang des Randbereichs der aktiven Schicht 7 in der X-Y-Ebene die aktive Schicht 7 einrahmt beziehungsweise umläuft. Dabei kann ein Schichtenstapel S beispielsweise als Quader oder alternativ als Zylinder geschaffen sein. Grundsätzlich sind al ternative geometrische Formen des Schichtenstapels S beispiels weise Kegel, Kegelstümpfe oder Pyramiden ebenso möglich. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stellt der erste Kontakt 9 eine Anode bereit. Das magnetische Material wirkt als Dipol, wobei Magnet feldlinien ausgehend von einem oberen Nordpol entlang der Z-Achse in Richtung zu einem unteren Südpol entlang des Schich tenstapels S verlaufen. Die Magnetfeldlinien MF durchdringen den Randbereich des Schichtenstapels S und der aktiven Schicht 7, die als pn-Übergangsbereich geschaffen ist.

Figur 82 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens. Bei dem Verfahren verläuft eine Haupt-Bewegungs richtung von Ladungsträgern entlang einer Achse senkrecht durch die aktive Schicht einer m-LED. Einer Diffusion von Ladungsträ-gern zum Rand der aktiven Schicht wird durch ein Magnetfeld entgegengewirkt die Ladungsträger von Randbereichen von X-Y-Querschnittsflächen der aktiven Schicht ferngehalten werden.

Neben anderen Aspekten, ist auch das Übersprechen von Licht in benachbarte Pixel von Bedeutung. Manchmal tritt Licht seitlich an der m-LED aus, so dass infolge von Übersprechen einen Kon trast eines m-Displays verringert. Ebenso kann seitlich emit tiertes oder abgestrahltes Licht aufgrund von Brechungsindex sprüngen die Struktur oftmals nicht verlassen kann. Zudem wird für viele Anwendungen eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik des Displays gefordert, so dass das Display von allen Seiten betrachtet gleich hell wirkt. Daher wird vorgeschlagenen, eine Verbesserung der Abstrahlcharakteristik durch um die aktive Schicht oder die m-LED umlaufende reflektierende Schichten bzw. Spiegel zu erreichen. Mit anderen Worten können m-LED Strukturen mit einem umlaufenden Spiegel versehen werden, um die Ab strahlcharakteristik zu verbessern.

Figur 84 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorgeschla-genen Arrays in einem Y-Z-Querschnitt . Dieses kann beispiels weise mittel der in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Anstatt dieser können auch die m-LEDs ver wendet werden, die Teil dieser Anmeldung sind. In einem Y-Z-Querschnitt sind zwei elektrisch kontaktierte m-LEDs 3a und 3b, auf einem Substrat 1 gefertigt, wobei in einem mittleren Bereich zwischen den beiden prozessierten m-LEDs 3a und 3b eine m-Reflektor-Struktur 4b auf dem Substrat 1 ausgebildet ist. Die Flankenwinkel der m-Reflektor-Struktur 4b wird einer geforder ten optischen Auskopplung angepasst. Zum Beispiel kann die Flanke stark vom Abstand zwischen m-LED und der m-Reflek-torstruktur 4b abhängen. Die zwei elektrisch kontaktierten m-LEDs 3b bilden zusammen mit der mittigen beschichteten m-Re-flektor-Struktur 4b jeweils ein optoelektronisches Bauelement OB aus. m-LED 3b kann im Unterschied zu m-LED 3a Licht anderer Wellenlängen emittieren. Bezugszeichen 4a' bezeichnet eine Ein fassung. Es versteht sich bei dieser Ausführung von selbst, dass auch weitere m-LED Bauelemente angeordnet werden können, bei spielsweise drei, so dass diese dann die Subpixel eines Pixel eines m-Displays bilden.

Im Rahmen des Herstellungsprozesses sind die Flanken der m-Reflektor-Struktur 4b sind mit einer zweiten Metallspiegel schicht 6b zusammen mit den ersten Metallspiegelschichten 6a der m-LEDs beschichtet worden, so dass sich die gezeigte Struk tur ergibt .

Die m-Reflektor-Struktur 4b, wurde aus einer Planarisierungs schicht 4 erzeugt. Ebenso umfasst das Bauelement die erste Me tallspiegelschicht 6a, die als jeweilige Metallbrücken von ei nem zweiten Kontaktbereich 2b zu einer Kontaktschicht 5 eines zweiten Kontaktes der m-LEDs führen. Die zweiten Metallspiegel schichten 6b bedecken lediglich die Flanken der m-Reflektor-Struktur 4b. zudem kann bei den zweiten Metallspiegelschichten 6b ein Bereich in der Nähe zum Substrat 1 ausgespart werden, um Kurzschlüsse mit Leiterbahnen auf dem Substrat 1 zu vermeiden. Substrat 1 kann darüber hinaus auch elektrische Strukturen zur Ansteuerung der m-LEDs umfassen, wie sie hier in dieser Anmel dung beschrieben sind. Sofern Substrat aus Si oder einem anderen im allgemeinen nicht kompatiblen Material zu den m-LEDs besteht oder dieses umfasst, sind zudem Anpassungsschichten vorgesehen. Das bedeutet, dass die m-LEDs entweder auf dem Träger 1 direkt erzeugt wurden oder auf diesen transferiert worden sind. Dazu wären z.B. die hier gezeigten Transferprozesse und Ankerstruk turen geeignet.

Figur 85 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines vorgeschla genen optoelektronischen Bauelements OB als Draufsicht auf eine X-Y-Ebene. Diese Draufsicht kann das linke optoelektronische Bauelement OB gemäß Figur 84 darstellen. Das optoelektronische Bauelement ist ein Subpixel und bilden mit weiteren jeweils ein Pixel. Letztere sind weiteren Pixeln in mehreren Reihen und Spalten angeordnet. Diese bilden so ein Array oder ein m-Dis-play.

Dabei umfasst jedes Pixel gleich aufgebaute m-LEDs, die ent sprechend elektrisch verschaltet sein können, um diese indivi duell anzusteuern. Gemäß Figur 83 und Figur 84 weist ein opto elektronisches Bauelement OB mit zweiten Metallspiegelschichten 6b beschichtete m-Reflektor-Struktur 4b auf, die eine m-LED umgibt. Die m-LED ist hierzu mittig angeordnet. Andere geomet rische Formen wie beispielsweise Rechtecke, Kreise oder Drei ecke oder Vielecke sind ebenso möglich.

Die der m-LED 3a zugewandte Flanke der m-Reflektor-Struktur 4b ist hier von einer zweiten Metallspiegelschicht 6b bedeckt. In der Draufsicht zeigt sich entlang der X-Y-Ebene, um die m-LED 3a herum eine Einfassung 4a', die ebenso wie die m-Reflektor-Struktur 4b aus dem Material einer Planarisierungsschicht 4 ausgebildet wurde. Ausgehend von einer Kontaktschicht 5 verläuft eine erste Metallspiegelschicht 6a insbesondere in Form eines Streifens zu einem auf einem Substrat 1 ausgebildeten zweiten Kontaktbereich 2b, der von einer Beschichtung 7 zur Versiegelung oder Verkapselung bedeckt sein kann. Beispielhaft ist eine elektrische Leiterbahn 9 dargestellt, an die der zweite Kon-taktbereich 2b elektrisch angeschlossen sein kann. Die Metall spiegelschichten 6a und 6b können ein gleiches Material oder einen gleichen Schichtenstapel aufweisen.

Figur 86 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines vorge-schlagenen Arrays im Querschnitt einer Y-Z-Ebene. Im Unterschied zu Figur 84 ist hier eine m-Reflektor-Struktur 4b mit einer zweiten Metallspiegelschicht 6b entlang deren gesamten ur sprünglich freien Oberfläche bedeckt. Das heißt, nicht ledig lich die Flanken, sondern ebenso die einem Substrat 1 abgewandte Haupt-Oberfläche, sind von einer zusammenhängenden zweiten Me tallspiegelschicht 6b bedeckt. Die m-LED der Figur 86 sind in gleicher Weise aufgebaut wie in Figur 84.

Figur 87 zeigt nochmal die wesentlichen Aspekte der m-LED im Querschnitt entlang der Y-Z-Ebene. An einer Seite eines sich entlang einer X-Y-Ebene erstreckenden Substrats 1 ist ein erster Kontakt 2a mit einer Halbleiterschicht 3a der m-LED verbunden. In der Schicht 3a befindet sich auch die aktive Zone ein zweiter Kontakt wird durch die transparente Schicht 5 gebildet, die elektrisch leitend an die ersten Metallspiegelschicht 6a ange schlossen ist. Entlang der X-Y-Ebene, um den Körper 3a herum ist, mechanisch diesen kontaktierend, die elektrisch isolie rende Einfassung 4a' ausgebildet, an der entlang die Kontakt schicht 5 und die erste Metallspiegelschicht 6a, insbesondere streifenartig, verläuft.

Das Substrat 1 kann selber ein Halbleiter sein und dort elekt rische Strukturen zur Ansteuerung enthalten. Alternative kann es auch als Passiv-Matrix- oder Aktiv-Matrix-Backplane erzeugt sein und beispielsweise Glas, ein Polyimid oder PCBs (Printed Circuit Boards; Leiterplatten) aufweisen. Der erste Kontaktbe reich 2a für den Kontakt nahe dem Substrat kann beispielsweise Mo, Cr, Al, ITO, Au, Ag, Cu sowie Legierungen daraus aufweisen. Der zweite Kontaktbereich 2b für den zu dem Substrat 1 abge wandten zweiten Kontakt der m-LED 3a kann ebenso beispielsweise Mo, Cr, Al, ITO, Au, Ag, Cu sowie Legierungen daraus aufweisen.

Die hier dargestellten m-LEDs sind entweder gleiche oder mit unterschiedlichen Materialsystemen realisiert, so dass diese im Betrieb unterschiedliche Farben emittieren. Beispielsweise kön nen auf dem Substrat 1 rote, grüne und blaue (RGB) , rote, grüne, blaue und weiße (RGBW) angeordnet werden. Durch Konvertermate rialien lassen sich gleiche Leuchtdioden verwenden, die dennoch unterschiedliches Licht erzeugen. Bezugszeichen 4a' bezeichnet den Rest einer Planarisierungsschicht 4 zur Bereitstellung ei ner Einfassung 4a', an die eine Kontaktschicht 5 für einen Top-Kontakt angebracht werden kann. Die Einfassung 4a' kann optional ebenso Mesakanten der Halbeiterschichten des Körpers 3a bei spielsweise mittels Spin-on-Dielektrika oder mittels eines Pho toresist (eines Fotolacks) passivieren.

Figur 88 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays im Querschnitts entlang einer Y-Z-Ebene. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 84 und zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 86 sind hier keine m-Reflektor-Strukturen 4b ausgebildet. Hingegen ist eine Be schichtung 7 zur Versiegelung/Verkapselung der kontaktierten m-LEDs 3a, 3b und/oder zur optischen Auskopplung ausgebildet. Element ist hier strukturiert (nicht dargestellt) und weist aus der Oberseite eine photonische Kristallstruktur auf, so dass die Abstrahlcharakteristik verbessert wird. Die Schicht 7 ist elektrisch von den anderen Strukturen isoliert. Die Beschich tung 7 kann Streupartikel oder Konvertermaterialien aufweisen Sie wird im Regelfall nach der Herstellung der m-LEDS aufge bracht und dann planarisiert .

Figur 89 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays im Querschnitt entlang einer Y-Z-Ebene. Dabei ähnelt diese Darstellung, der von Figur 88. In Ergänzung zu dieser ist unter einer Beschichtung 7, die zur Versiegelung/Ver kapselung des kontaktierten lichtemittierenden Körpers 3a, 3b und/oder zur optischen Auskopplung angebracht wurde, zwischen den m-LEDs 3a, 3b ein schwarzer Verguss 8 ausgebildet. Es sind hier keine beschichteten m-Reflektor-Strukturen 4b dargestellt.

Diese m-Reflektor-Strukturen 4b können an anderen hier nicht dargestellten Bereichen des Arrays ausgebildet sein.

Figur 90 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Arrays in einer Draufsicht mit einer Vielzahl derartiger m-LEDs die jeweils zusammengefasst 4 Pixel bilden. Dieses Ausführungsbeispiel be trifft insbesondere die Form und die Anordnung der m-Reflektor-Strukturen 4b. Gemäß Figur 90 wird jedes Subpixel mit einer m-LD, einzeln von einer eine zweite Metallspiegelbeschichtung 6b aufweisenden m-Reflektor-Struktur 4b umrahmt. Der Abstand zwi schen m-Reflektor-Struktur 4b und jeweiligen m-LED beträgt in diesem Beispiel das 5-fache der Chipkantenlänge. Es sind jedoch auch andere Abstände möglich, insbesondere kann das Subpixel von der m-Reflektor-Struktur mit einem Abstand von nur einem pm umgeben sein.

Jeder Pixel umfasst drei Subpixel 3a, 3b und 3czur Emission von rotem, blauem und grünem Licht. Die Pixel sind in ihrer Form gleich ausgestaltet und in Spalten und Reihen angeordnet. Sie bilden so ein m-Display oder ein Modul eines solchen. Zur Ver meidung von sichtbaren Artefakten während der Lichtemission, die durch periodische Subpixelanordnung auftreten können, kön nen die Subpixel 3a, 3b und 3c entgegen der hier gezeigten Darstellung unterschiedlich oder permutierend angeordnet sein. Zudem ist die Form der m-Reflektor-Strukturen 4b nicht auf quad ratische Grundrisse.

Figur 91 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines vorge schlagenen Arrays in einer Draufsicht. Die m-Reflektor-Struk turen 4b sind hier derart gestaltet, dass diese ein gesamtes Pixel, beispielsweise mit den m-LEDs 3a, 3b, 3c, umschließen. Wegen des nun unterschiedlichen Abstandes sind die Flankenwin kel der beschichteten m-Reflektor-Strukturen 4b gegenüber der Ausführung der Figur 90 unterschiedlich. Je nach Bedarf ist eventuell auch der Flankenwinkel der zentral angeordneten m- Reflektor-Strukturen anders als der umgebende Rahmen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, das in beiden Ausführungen deutlich mehr derartige Strukturen zusammengefasst und als Pixel ausge bildet werden.

Figur 92 bis Figur 93 zeigt weitere Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelements OB, wie sie als Subpixel ausge staltet und zusammengefasst werden können.

In Figur 92 ist die m-LED mit einer zusätzlichen Metallspiegel schicht 6c an der Seitenflanke der Einfassung 4a ausgebildet. Die Seitenflanke bildet einen Pyramidenstumpf und läuft nach oben hin zu. Die Metallspiegelschicht kann zusätzlich auch als Kontaktierung für den Kontakt 5 dienen. Figur 93 zeigt das bereits beschriebene zweite Ausführungsbeispiel. Figur 94 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Bei diesem sind die Flanken der Reflektor-Struktur 4a ebenfalls abgeschrägt, jedoch so, dass der Umfang mit zunehmenden Abstand vom Träger 1 zunimmt. Durch die Flankenform und deren Steilheit wird die Auskoppelung des Lichtes aus der Körper eingestellt.

Figur 95 zeigt ein weitergebildetes Ausführungsbeispiel basie rend auf der dritten Ausführung nach Figur 94 in einer Drauf sicht. In diesem Beispiel ist die auf die Reflektor-Struktur 4a aufgebrachte zweite Metallspiegelschichten 6c ist von einer schwarzen Schicht 8, insbesondere einem schwarzen Verguss, um fasst und eingerahmt. Diese kann sich beispielsweise insbeson dere in der Nähe des Substrats 1 am Fuß einer Reflektor-Struktur 4a erstrecken. Zusätzlich ist eine Beschichtung 7 zur Versie-gelung und optischen Auskopplung auf der Oberfläche abgeschie den. Die Flanke der m-Reflektor-Struktur 4a ist von einer zwei ten Metallspiegelschicht 6c bedeckt. Ausgehend von einer Kon taktschicht 5 verläuft eine erste Metallspiegelschicht 6a ins besondere in Form eines Streifens zu einem auf einem Substrat 1 ausgebildeten zweiten Kontaktbereich 2b, der von einer opti schen transparenten Beschichtung 7 zur Versiegelung oder Ver kapselung bedeckt sein kann. Beispielhaft ist eine elektrische Leiterbahn 9 dargestellt, an die der zweite Kontaktbereich 2b elektrisch angeschlossen ist. Die Metallspiegelschichten 6a und 6c können ein gleiches Material oder einen gleichen Schichten stapel aufweisen.

Figur 83 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements OB und einer m-LED. Die dargestellten Schritte sind auf eine Vielzahl von einzelnen m-LEDS anwendbar, so dass diese in grö ßerer Anzahl gemeinsam herstellbar sind.

In einem ersten Schritt S1 wird ein erster Kontaktbereich 2a und eines zweiten Kontaktbereich 2b an einer Seite eines Sub strats oder Trägers ausgeführt. Der Träger kann seinerseits Schaltungen oder weitere innere Strukturen aufweisen. Die Kon taktbereiche können unter anderem hergestellt werden, indem eine Fotolackschicht strukturiert und die danach nicht belichteten Bereiche entfernt werden, so dass Teile des Substrates freilie gen. Darauf werden die Kontaktbereiche 2a und 2b abgeschieden, eine metallische Schicht abgeschieden. Ebenso wird ein Körper 3a auf einem der Kontaktbereiche aufgebracht. Der Körper 3a umfasst zwei gegensätzlich dotierte Halbleiterschichten mit ei ner dazwischen angeordneten aktiven Schicht zur Erzeugung von Licht. In einigen Aspekten kann dieser Körper separat herge stellt und dann mittels eine Transferverfahrens auch diesen Bereich übertragen werden. In einem anderen Aspekt werden die Schichten auf der Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht, struk turiert und so die Körper gebildet.

In einem zweiten Schritt S2 wird eine Planarisierungsschicht 4 zum Ausbilden einer m-Reflektor-Struktur 4b aufgebracht, die den Körper 3 vollständig umgibt. Gegebenenfalls wird die Schicht 4 planarisiert , um so mit der Oberfläche des Körpers 3a planar zu sein. Anschließend wird die Schicht 4 strukturiert, so dass eine Einfassung 4' um den Körper 3 erzeugt wird. Diese Einfas sung reicht im Wesentlichen an den zweiten Kontaktbereich 2b. Zudem wird eine weiter entfernte Umrandung 4b geschaffen. Die Seitenflanken der Umrandung sind abgeschrägt. Über die Flan kensteilheit kann eine Lichtauskopplung bzw. die Reflexions richtung gesteuert werden. In Schritt S4 wird auf der Oberfläche des Körpers 3a und benachbarten Bereichen eine Kontaktfläche 5 aufgebracht. Diese umfasst ein transparentes aber leitfähiges Material

Mit einem fünften Schritt S5 erfolgt schließlich ein Aufbringen einer elektrisch verbindenden Metallspiegelschicht 6a an die Kontaktschicht 5. Die Metallspiegelschicht erstreckt sich über die Einfassung 4a' bis auf den zweiten Kontaktbereich 2b und kontaktiert diese. Zudem wird gleichzeitig aus eine zweite Me tallspiegelschicht 6b auf den Seitenflanken der m-Reflektor-Struktur 4b aufgebracht. Durch eine Strukturierung und Prozes-sierung bleibt die Oberfläche des umlaufenden Stegs 4 frei von dem Metall. In anderen Ausführungen kann dies auch an der struk turiert sein, um einen elektrische Verbindung zwischen der Me tallspiegelschicht auf beiden Seitenflanken zu erhalten.

Figur 96 zeigt einen Ausschnitt eines m-Displays mit mehreren m-LEDs und einer als gemeinsame Kathode ausgebildeten transpa renten Kontaktierungsschicht in Draufsicht.

In Figur 97A ist die Vielzahl der individuellen Kontaktierungen in einer gemeinsamen Kontaktierungsschicht 16 zusammengefasst. Diese Kontaktierungsschicht 16 ist flächig ausgeführt, zumin dest teilweise elektrisch leitend und kontaktiert als gemein same Katode jeweils die Oberseiten und die elektrischen Kontakte 20 der m-LEDs 18 an deren Oberseite. Durch die teiltransparente Ausführung der Kontaktierungsschicht 16 kann Licht, das von der m-LED 18 ausgesendet wird, durch die Kontaktierungsschicht 16 zumindest teilweise passieren. Entsprechend ergibt sich in ei nem Aspekt eine Anordnung beziehungsweise Kontaktierung von vertikalen m-LEDs mit einer transparenten und elektrischen Deck-Schicht.

Es ist zu erkennen, dass aufgrund der Kontaktierungsmöglichkeit der m-LEDs 18 durch den Kontakt 20 auf ihrer jeweiligen Ober seite die bisher notwendigen Leiterstrukturen 14 für die Katode entfallen können und somit mehr Platz zur Verfügung steht. Zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktierungsschicht 16 ist im hier gezeigten Beispiel ein Anschlussleiter 20 für die Kontak tierungsschicht 16 vorgesehen. Durch die gemeinsame Kontaktie rungsschicht 16 kann das Prozessieren individueller Einzelkon-taktierungen für jede einzelne m-LED 18 entfallen und stattdes-sen mit einer einfacher herzustellenden gemeinsamen Kontaktie rungsschicht 16 realisiert werden.

Figur 97B zeigt eine erfindungsgemäß weiterentwickelte Variante des optischen Pixelelementes 10. Der grundsätzliche Aufbau ent spricht dem Pixelelement gemäß Figur 97A, wobei eine gemeinsame Kontaktierungsschicht 16 zusammen mit einem Anschlussleiter 20 die gemeinsame Katode für die darunterliegenden m-LEDs 18 bil det. An der Kontaktierungsschicht 16 sind im hier gezeigten Beispiel zwei parallel verlaufende Leiterbahnen 26 vorgesehen.

Diese Leiterbahnen 26 weisen eine höhere elektrische Leitfähig keit auf, als das Material der Kontaktierungsschicht 16, sodass ein Gesamtwiderstand der Gesamtanordnung aus Kontaktierungs-Schicht 16 und Leiterbahn 26 im Vergleich zur Kontaktierungs schicht 16 verringert ist. Die Leiterbahnen 26 überbrücken also mit anderen Worten Bereiche der elektrisch schlechter leitenden Kontaktierungsschicht 16. Grundsätzlich können die Leiterbahnen 26 in verschiedensten Formen ausgeführt sein, beispielsweise gerade, gebogen, mäanderförmig und Ähnliches und auch in ihrer Breite und Dicke variieren.

Die Leiterbahn 26 kann auch als Zusammenfassung einer Vielzahl von einzelnen dünnen Leitern analog zur Litze ausgeführt sein. Es ist zu erkennen, dass die Leiterbahnen 26 außerhalb eines primären Abstrahlbereiches 28 (siehe Figur 98A und Figur 98B) angeordnet sind, sodass sie einen Austritt von Licht vom Pi xelelement 10 bzw. von den m-LEDs 18 nicht abschatten oder behindern.

In Figur 98A ist ein Aufbau eines Pixelelementes 10 gezeigt, bei dem Leiterstrukturen 12 für die Anode parallel zu Lei terstrukturen 14 für die Katode auf einem Trägersubstrat 22 parallel zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz zum Aufbau des bekannten Pixelelementes 10 aus Figur 96 mit horizontalen m-LEDs (deren Kontakte auf der Unterseite die Leitungen 14 und 12 direkt kontaktieren) ist hier der obere, d.h. vom Trägersub strat abgewandte Kontakt der jeweilige m-LED 18 über eine teil-transparente Kontaktierung mit der Leiterstruktur 14 der Katode verbunden. Zusätzlich ist hier für jede m-LED 18 ein Strahlfor mungselement 32 vorgesehen. Dieses Strahlformungselement 32 kann auch als sogenannte Auskoppelstruktur verstanden werden. Diese Darstellung ähnelt also insoweit den Ausführungsformen der Figuren 90 oder auch 95 und weiteren. Die Kontaktierung kann auch ähnlich realisiert werden.

Aufgrund der geometrischen Ausführung des Strahlformungselemen tes, beispielsweise als um den die m-LED 18 umlaufende Struktur, ist für eine wünschenswerte Form des abgestrahlten Lichts eine bestimmte Größe der Öffnung notwendig. Diese Größe kann wiederum bedingen, dass es in einem Überlappungsbereich 30 zu unerwünsch ten räumlichen Überschneidungen zwischen der Leiterstruktur 14 der Katode und dem Strahlformungselement 32 kommen kann. Dies ist insbesondere deswegen möglich, da sowohl Leiterstrukturen 12 für die Anode als auch Leiterstrukturen 14 für die Katode gleichzeitig auf dem Trägersubstrat 22 vorgehalten werden müs sen .

Es sei erwähnt, dass die Leiterstrukturen 12 für die Anode und die Leiterstrukturen 14 für die Katode auch jeweils umgekehrt zugeordnet werden können. Dies bedeutet, dass der elektrische Kontakt 20 der m-LEDs 18 an der Oberseite als Katode oder als Anode ausgeführt werden kann. Entsprechend sind die Leiterstruk turen 12, 14 entsprechend als Anoden-Leiterstruktur oder als Katoden-Leiterstruktur auszuführen .

Figur 98B zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Pixelelementes 10 aus Figur 97B mit zwei parallel verlaufenden Leiterbahnen 26. Die vertikalen m-LED kontaktieren einerseits die Kontakt bahnen 12 und andererseits die leitende transparente Schicht (hier nicht dargestellt). Durch den Wegfall der Leiterstruktu ren 14 steht mehr Platz für Strahlformungselemente 32 zur Ver fügung, sodass keine unerwünschte Überlappung oder elektrische Kontaktierung stattfindet.

In Figur 99 ist eine weitere Ausführungsform des optischen Pi xelelementes 10 gezeigt. Während der grundsätzliche Aufbau des Pixelelementes mit m-LEDs 18, Leiterstrukturen 12 für die Anode und einem Trägersubstrat 22 dem in Figur 97A gezeigten Beispiel entspricht, ist hier die Leiterbahn 26 als durchgängige Fläche über eine Vielzahl von m-LEDs 18 ausgeführt. Im Bereich der jeweiligen primären Abstrahlbereiche 28 sind Aussparungen 34 vorgesehen, die zur Strahlformung dienen sollen. Mit anderen Worten sollen diese Aussparungen 34 ein Durchleiten des von der jeweiligen m-LED 18 emittierten Lichts dienen. Auf diese Weise können separate Strahlformungselemente 32 (siehe beispielsweise Figur 183) entfallen, da diese Funktion nun durch die Ausspa rungen 34 übernommen werden kann.

In Figur 100A ist der Aspekt der Strahlformung für Licht, das von einer m-LED 18 ausgesendet wird, näher erläutert. In einer vertikalen Schnittdarstellung ist eine auf einem Trägersubstrat 22 (nicht gezeigt) angeordnete m-LED 18 zu sehen. Diese sendet Licht quer zu einer Trägersubstratebene 36 in eine Richtung weg vom Trägersubstrat 22 aus. Im hier gezeigten Beispiel hat die m-LED eine herzförmige Ausbreitungscharakteristik. Wünschens wert ist allerdings, dass das Licht lediglich in einem primären Abstrahlbereich 28 der m-LED 18 abgestrahlt wird. Zur Abschat-tung unerwünschter Lichtanteile werden hier eine oder mehrere Leiterbahnen 26 genutzt. Diese können an der unter Seite re flektierend oder absorbierend ausgestaltet sein. In einem an deren Aspekt umfasst die Leiterbahn an ihrer Unterseite eine lichtabsorbierende Schicht 38 aufweisen. Durch diese Schicht können weitere unerwünschte Reflexionen oder Crosstalk zwischen benachbarten m-LEDs 18 verhindert oder verringert werden.

In einer alternativen Ausgestaltung ist in Figur 100B darge stellt. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass eine trans-parente leitende Schicht 38a wie in Figur 100B dargestellt zum Teil über die m-LED überlappt und so den obenliegenden Kontakt sicher anschließt. Gleichzeitig wird durch die reflektierende Leiterbahn eine Strahlformung erreicht.

In Figur 101A ist ein vertikaler Schnitt durch ein Pixelelement 10 in Längsrichtung gezeigt. Zu erkennen sind drei m-LEDs 18, die über Anodenkontakte 40 mit einem Trägersubstrat und der entsprechenden Leiterstruktur 12 für die Anode verbunden sind. Eine Planarisierungsschicht 42 weist eine Höhe von beispiels-weise 2-4 pm auf. Durch den insgesamt ebenen Aufbau kann auch eine Höhe der m-LEDs samt Anodenkontakt 40 in diesem Größenbe reich liegen. Auf einer Oberseite ist eine flächige elektrisch zumindest teilweise leitende und zumindest teilweise für Licht transparente Kontaktierungsschicht 16 vorgesehen.

Da die Kontaktierungsschicht 16 einen gemeinsamen Kathodenan schluss oder Anodenanschluss darstellt, muss dieser entspre chend mit den externen Anschlusselementen elektrisch verbunden sein. Ein Verbindungselement 44 soll hierfür eine elektrische Verbindung der Kontaktierungsschicht 16 mit einem Anschlussele ment des Trägersubstrats 22 schaffen. Diese ist in diesem Bei spiel am Rand des Pixelelementes 10 angeordnet. Ein Anschlus selement des Trägersubstrats 22 kann beispielsweise eine geeig nete leitende Fläche oder auch Leiterstrukturen sein, die bei-spielsweise einen Anschluss externer Komponenten oder Zuleitun gen für das Pixelelement 10 erlauben.

In Figur 101B ist das Pixelelementes 10 der Figur 101A darge stellt, wobei die Ansicht um 90° gedreht ist. Hier ist zusätz-lieh eine Leiterbahn 26 zu erkennen, die in einem Zwischenraum zwischen zwei Emitterchips 18 angeordnet ist, sodass sie sich außerhalb eines primären Abstrahlbereiches 28 (siehe beispiels weise Figur 100A) der jeweiligen m-LED 18 befindet. Hier und in den folgenden Figuren 101C bis 101G sind jeweils Verbindungs-elemente 44 am Rand des Pixelelementes 10 vorgesehen.

Figur 101C und Figur 101D zeigen Beispiele, wie die Leiterbahn 26 an der Kontaktierungsschicht 16 angeordnet sein kann. In Figur 101C ist die Leiterbahn 26 einerseits teilweise in die Planarisierungsschicht 42 eingelassen, andererseits an der Un terseite der Kontaktierungsschicht 16 angeordnet. Hierbei ist die Kontaktierungsschicht 16 mit einer stufigen Erhöhung über die Leiterbahn 26 prozessiert.

Das Ausführungsbeispiel des Pixelelementes 10 in Figur 101D entspricht grundsätzlich dem Aufbau des Pixelelementes 10 in Figur 101C, wobei hier die Kontaktierungsschicht 16 durchgängig eben ausgeführt ist und die Leiterbahn 26 an einer Unterseite der Kontaktierungsschicht 16 vorgesehen ist. Hierbei ist die Leiterbahn 26 in einen Bereich der Planarisierungsschicht 42 eingelassen .

In Figur 101E ist die Planarisierungsschicht 42 in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Emitterchips 18 unterbrochen. Dies bietet die Möglichkeit, die Leiterbahn 26 direkt auf dem Trä gersubstrat 22 anzuordnen. Die Kontaktierungsschicht 16 ist demnach als darüber liegende Schicht vorgesehen. Diese Ausfüh rungsvariante kann beispielsweise eine einfachere Bereitstel-lung der Leiterbahn 26 bereits mit der Herstellung des Trä gersubstrats 22 ermöglichen.

Figur 101F und Figur 101G zeigen jeweils ein Beispiel für die Anordnung von m-LEDs 18 in Kavitäten 46 des Pixelelementes 10 bzw. des Trägersubstrats 22. Anstatt einer Kavität kann auch eine Erhebung vorgesehen sein. Letztere Ausführungsform ähnelt der Form in Figuren 103A bis 105.

Figur 101H stellt eine ergänzende Ausführung eines Pixels zur vorherigen Figur dar, bei der ein verbleibender Raum innerhalb der Kavität mit jeweils einem Konvertermaterial 35r und 35 aus gefüllt ist. Das Konvertermaterial erstreckt sich bis zur De ckelektrode es kann dann aber auch noch oberhalb der Deckelekt rode vorgesehen sein, um auch Licht das nach oben hin abstrahlt zu konvertieren. Auf diese Weise kann auch mit dem Konverter material eine planare Oberfläche geschaffen werden. In einer Ausgestaltung ist das Konvertermaterial mit Quantendots reali siert, die in die Kavität als Pulver oder als Emulsion gefüllt werden. Quantendots können z.T. deutlich kleiner als einige herkömmliche anorganische Farbstoffe in Pulverform gebildet werden, so dass sie auch für m-LED geeignet sind.

Optional können Leiterbahnen 26 in den Erhöhungen 48 zwischen zwei Kavitäten 46 vorgesehen sein. Die Anordnung der m-LEDs 18 in Kavitäten 46 kann insbesondere Vorteile hinsichtlich der Abstrahlcharakteristik haben, da insbesondere in seitlicher Richtung emittiertes Licht an Seitenflächen der Erhöhungen 48 der Kavitäten reflektiert werden kann.

In Figur 102A ist die Seitenfläche der Erhöhung 48 glatt aus geführt, sodass seitlich von einer m-LED 18 austretendes Licht beispielsweise einmalig reflektiert wird und vorteilhaft in Richtung weg vom Trägersubstrat 22 abgelenkt wird. In Figur 102B ist ein Material der Seitenfläche der Erhöhung 48 derart aus geführt, dass es mehrfache Reflexionen des auftreffenden Lichts in verschiedene Richtungen verursacht. Die Erhöhungen 48 sind in den Figuren 102A und 102B jeweils am Rande eines Pixelele mentes 10 bzw. am Rande einer Anordnung aus mehreren m-LEDs 18 platziert .

Figur 102C zeigt ein Beispiel, bei dem Erhöhungen 48 jeweils zwischen zwei benachbarten m-LEDs 18 vorgesehen sind. Durch die optische Trennung der jeweiligen m-LED 18 innerhalb eines Pi xelelementes 10 durch die Abschattungswirkung der Erhöhung 48 kann beispielsweise ein Übersprechen oder Crosstalk und somit unter anderem ein verbesserter Kontrast eines Displays erreicht werden. Auch diese Ausführungen der Figuren 101 ähnelt den Bei spielen der Figuren 103A bis 105. Entsprechend können die ver schiedenen Aspekte der dort gezeigten Ausgestaltungen miteinan der kombiniert werden.

Die weiter oben vorgestellten Aspekte für einen reflektierenden Spiegel können auch auf andere Designs von m-LED Realisierungen angewendet werden, beispielsweise auf die im Folgenden darge stellten vertikalen m-LEDs mit umlaufender Struktur. Figur 103A zeigt dabei eine Ausführung einer Pixelzelle mit einer gemein samen Deckelektrode und umlaufender Struktur, die zum einen durch eine geeignete Stromführung schnelle Schaltzeiten erlaubt und zum anderen durch eine Verspiegelung das erzeugte Licht in eine Hauptabstrahlrichtung abstrahlt. Die Anordnung nach Figur 103A zeigt drei sogenannte m-LED Rohchips, wobei ein erster Rohchip 1 rotes Licht, ein zweiter Rohchip grünes Licht und ein dritter Rohchip blaues Licht bereitstellt. Sie bilden somit Subpixel einer Pixelzelle. Die einzelnen Rohchips sind der Ein-fachheit in Reihe dargestellt, es sind jedoch auch andere An ordnungen denkbar, beispielsweise in Dreieckform. Ferner sind die Rohchips gleich groß. Dabei kann ein, insbesondere würfel förmiger, Rohchip 1 eine Kantenlänge von circa 3 bis 70 pm, 5 bis 30 pm beziehungsweise 5 bis 20 pm aufweisen. Eine Höhe eines Rohchips 1 kann beispielsweise bevorzugt zwischen 0,5 pm - 5 pm, beziehungsweise 1 - 3 pm beziehungsweise circa 2 bis 3 pm liegen. Auch dies ist der Einfachheit geschuldet, da je nach Ausgestaltung auch unterschiedlich groß sein können. Jedoch sollten sie die gleiche Höhe aufweisen, damit weitere Prozess-schritte keine zusätzlichen Maßnahmen notwendig machen. Die p-LED Rohchips sind mit vertikaler Bauform ausgeführt, d.h. sie besitzen auf ihre beiden Kontakte auf verschiedenen Seiten, in der Figur dargestellt auf der Ober- bzw. Unterseite.

Die m-LED Rohchips sind auf einem gemeinsamen Substrat 3 ange ordnet. Dazu sind die m-LED Rohchips mit ihrem ersten Kontakt mit einem hier nicht dargestellten kontakt auf oder in dem Substrat elektrisch verbunden. Das Substrat kann seinerseits ein Halbleitersubstrat oder auch eine Backplane oder ähnliches sein. In dem Substrat sind die Zuleitungen angeordnet, mit die an die Kontakte für die m-LED Rohchips führen. Neben Zuleitungen können auch Stromquellen und oder Ansteuerelektronik in dem Substrat ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise sind derartige Stromquellen für jeden m-LED Rohchip direkt unter diesem aus-gebildet. Dadurch ergibt sich ein gewisser Platz. Entsprechend dürfen die Schaltungen nur eine geringe Größe aufweisen. Bei spiele und Konzepte herfür werden in dieser Anmeldung offenbart und können in dem Substrat 3 vorgesehen werden. Ein Teil der Strukturen und Zuleitung sind in TFT Technik ausgeführt.

Die Pixelzelle mit Ihren drei m-LED Rohchips ist einer Kavität eingebettet bzw. von einer Umrandung umgeben. Derartige Umran dungen sind beispielsweise auch in Figuren 90 und 91 zu sehen.

Auf der linken und der rechten Seite der Figur 103A sind auf dem Substrat 3 Erhebungen 29 ausgebildet. Derartige einen Hohl raum oder Ausnehmungen bereitstellende Erhöhungen 29 können beispielsweise Polyimid oder ein anderes nichtleitendes Mate rial aufweisen. Sie umgeben die Rohchips zu allen Seiten und bilden somit die Umrandung des Pixels. Die Seitenwände sind leicht abgeschrägt und verlaufen so in einem Winkel zur Normalen der Oberfläche. Neben dem hier dargestellten linearen Verlauf der Seitenfläche können diese auch einen parabelförmigen Ver lauf zeigen.

Zwischen den erzeugten Erhebungen 29 und dem Substrat 3 ist zudem zur besseren mechanischen Festigkeit eine weitere elekt rische Isolationsschicht 25 vorgesehen. Auf der Isolations schicht bzw. der Erhebung 29 ist eine leitende Verspiegelungs-Schicht 7 aufgebracht. Diese erstreckt sich nicht nur über die Seitenfläche der Erhebung 29, sondern auch entlang eines Be reichs der Substratoberfläche sowie zwischen den m-LED-Roh-chips . Allerdings ist die Verspiegelungsschicht hier beab-standet, so dass ein Kurzschluss oder eine unbeabsichtigte Kon-taktierung mit den Rohchips vermieden wird. Zudem ist die Ver spiegelung auch auf einer Oberseite der Erhebung im Bereich 13 vorgesehen. Die Verspiegelung 7 ist als ein Metallspiegel aus geführt, der insbesondere Al, Ag und AgPdCu und der gleichen aufweisen kann. Weitere Materialien können Metalle oder Legie-rungen aus Al, Ag, Nd, Nb, La, Au, Cu, Pd, Pt, Mg, Mo, Cr, Ni, Os, Sn, Zn oder Legierungen bzw. Kombinationen hiervon sein.

Der Raum 15 zwischen der Erhebung bzw. in der Kavität und zwi schen des m-LED Rohchips ist nun mit einem transparenten, nicht leitfähigen Material 21 aufgefüllt und reicht bis zur Höhe der Kontakte 5 der m-LED Rohchips. Material 21 bildet eine Isola tionsschicht. Die Isolationsschicht kann mittels Spin-on-Glass oder ähnlichen Techniken aufgebracht werden. Je nach Bedarf kann dann das Isolationsmaterial bis auf die Höhe der Kontakte 5 und der Verspiegelungsschicht abgetragen werden, so dass diese frei liegen und eine planare Oberfläche gebildet wird. Schließlich ist auf den zweiten Kontakt 5 der m-LED Rohchips und der Iso lationsschicht 21 eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht erzeugt, die eine Deckelektrode 11 bereitstellt. Die transparente Schicht kann beispielsweise ITO und/oder IGZO und dergleichen aufweisen. Weitere Beispiele für Deckelektrodenma terial sind transparente leitfähige Oxide, wie beispielsweise Metalloxide, Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Indium dotiertes Zinnoxid (ITO), Aluminium dotiertes (AZO) , Zn2SnÜ4, CdSnÜ3, ZnSnÜ3, In4Sn3Üi2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide sein.

Die Deckelektrode 11 erstreckt sich über die gesamte Isolati onsschicht 21 und überlappt in den Bereichen 13 mit der Ver-spiegelungsschicht. Durch den großflächigen direkten Kontakt mit dem darunterliegenden Metallspiegel 7 wird eine gute Stromeinkopplung erzeugt, so dass die Strecke, die der Strom durch die transparente leitfähige Schicht 11 zurücklegen muss nur kurz ist. Dadurch wirkt sich der im allgemeinen größere Flächenwiderstand der transparente leitfähige Schicht 11 nicht so sehr aus. Durch die planare Oberfläche, auf die die De ckelektrode 11 aufgebracht wird, kann das Material auf einfache Weise aufgesputtert oder mittels eines „Spin-on-Glas (SOG)" Top-Kontakt-Prozesses aufgebracht werden. Dies ermöglicht eine planare Beschichtung mit der ITO-Deckelektrode 11, sodass Ab risskanten beispielsweise bei einem sogenannten Thermoschock-Test vermieden werden. Zweckmäßig ist bei dieser Herstellung jedoch, dass sowohl die Verspiegelung 7 als auch die Kontakte 5 freiliegen und von dem Material 11 direkt kontaktiert werden.

Figur 104 zeigt eine Draufsicht der Ausführungsform nach Figur 103A. In der Mitte der Anordnung sind die drei m-LED in Reihe aufgebaut. Diese sind mittels einer Deckelektrode 11 kontak tiert, die in einem Überlappungsbereich 13 mit einer Verspie-gelung 7 oder einer Metallspiegelschicht elektrisch kontaktiert ist. Die Umrandung durch die Erhebung bzw. die Kavität ist im Wesentlichen quadratisch. Dadurch ergibt sich ein geringerer Abstand der beiden äußeren m-LED Rohchips von der Erhebung. In einer Ausgestaltung kann es zweckmäßig sein, die Umrandung eher als Rechteck auszubilden. Dies ist in der Figur 104 durch die gestrichelten Bereiche 13a angedeutet, in denen die Erhebung liegt und in denen die Deckelektrode mit der Verspiegelung in Kontaktsteht. Dadurch wird die Distanz zwischen den m-LED Roh chips und der Umrandung gleichmäßiger.

Figur 105 zeigt eine Anordnung von mehreren Pixeln PI, P2 , P3... Pn, die entlang einer Reihe angeordnet sind. Die Pixel P sind voneinander durch eine Erhebung getrennt, so dass ein optisches Übersprechen zumindest reduziert wird. Im Querschnitt sind für jedes Pixel drei m-LED-Rohchips 1 ausgebildet, welche im Betrieb zur Abgabe von Licht unterschiedlicher Wellenlänge ausgebildet sind. Diese sind zwischen einem Substrat 3 und einer Deckelekt rode 11 fixiert und elektrisch kontaktiert. Der direkte elekt rische Kontakt der Deckelektrode 11 mit der Verspiegelung 7 ist gemäß der Ausführungsform gemäß Figur 103A ausgebildet.

Die Verspiegelung 7 ist auf jeder der die Pixel trennenden Erhebung mit der Deckelektrode 11 elektrisch verbunden. Außer halb der Pixelzellen und der Reihe der Pixel ist die Verspie-gelung an eine ganz linke liegende Steuerungskontakt 9 des Sub strats 3 geführt. Der Steuerungskontakt 9 bildet einen Kontakt bereich aus, an dem eine weitere Kontaktierung erfolgen kann. In anderen Beispielen ist der Kontakt 9 in das Substrat geführt, in dem weitere Schaltungen und Ansteuerungselemente angeordnet sind. Aufgrund des geringen Flächenwiderstands durch die metal lische Verspiegelung ist der gesamte Spannungsabfall über die Zuleitungen reduziert. Bei einer geeignet geführten Stromfüh rung werden parasitäre Kapazitäten verringert und es können Schaltzeiten für die Ansteuerung der m-LED Rohchips wirksam verringert werden. Durch die in Figur 105 dargestellte Pixela nordnung kann weiter ein optisches Streuen zwischen Pixeln und damit ein sogenanntes optisches Übersprechen minimiert werden.

Figur 106 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer vorgeschlage nen Vorrichtung. Dabei zeigen zu Figuren 103A bis 105 gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale. Bei dieser Ausgestaltung ist auf dem Substrat keine Erhebung bzw. Kavität vorgesehen, d.h. die Verspiegelung und die Zuleitung verlaufen im Wesentlichen planar entlang der Oberfläche des Substrats 3. Auf dem Substrat 3 sind drei m-LED- Rohchips 1 angeordnet und elektrisch mit nicht dargestellten Kontakten verbunden. Die die Rohchips 1 umschließende Verspiegelung 7 ist mittels einer transparenten aber elektrischen Isolationsschicht 25 von dem Substrat 3 elektrisch getrennt. Die m-LED-Rohchips sind von einer Isola tionsschicht 21 umgeben. Dieses ist transparent und erstreckt sich bis zur Höhe der Kontakte 5 der m-LED-Rohchips in jede Richtung über das Substrat. Die oberen Kontakte der m-LED-Roh-chips 1 sind mittels einer Deckelektrode 11 elektrisch kontak-tiert, die als transparenter ITO-Deckkontakt ausgeführt ist und auf der Isolationsschicht aufliegt. Weiterhin sind in über der Verspiegelungsschicht 7 mehrere leitende Durchkontaktierungen geschaffen, die Verspiegelungsschicht 7 mit der Deckelektrode 11 elektrisch kontaktiert. Die Durchkontaktierungen sind mit einem Metall gefüllt, um weiterhin den Flächenwiderstand gering zu halten.

In einigen Aspekten sind die Durchkontaktierungen lediglich Öffnungen in der Isolationsschicht. Jedoch können auch Gräben oder ähnliches in der Isolationsschicht vorgesehen werden, die bis zur Verspiegelungsschicht 7 reichen. Werden diese zumindest teilweise umlaufend um das Pixel ausgebildet und anschließend mit einem reflektierenden Material gefüllt, kann neben einer guten Stromeinkopplung auch eine Lichtführung erreicht werden. in dieser Ausführung spielt die Höhe der m-LED-Rohchips eine geringere Rolle, sofern diese gleich hoch sind, da sie nicht an eine Kavität oder Erhebung angepasst sein müssen.

Figur 107 zeigt wiederum die in Figur 106 dargestellte Struktur in Draufsicht. Das Pixel ist als Quadrat ausgeführt, so dass die Distanz bei dem mittleren Rohchip zu den Rändern des Pixels ungefähr gleich ist. Bezugszeichen 5 kennzeichnet die elektri schen Kontakte 5 der m-LED-Rohchips 1 zur transparenten De ckelektrode 11. Auch hier kann eine Verspiegelung 7 (nicht ge-zeigt) den Bereich um die m-LED-Rohchips umgeben.

Figur 108 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorge schlagenen Vorrichtung im Querschnitt. Gemäß diesem Beispiel ist die Deckelektrode 11 als ein ITO-Deckkontakt ausgebildet, die wiederum planar über den Kontakten 5 jedes m-LED-Rohchips aufgebracht wurde. Eine Isolationsschicht 21 umgibt jeden Roh chip. Im Randbereich des Pixels ist die Isolationsschicht jedoch abgetragen und besitzt eine schräg verlaufende Seitenkante. Dadurch wird eine Öffnung 19 gebildet, die bis zu der Verspie-gelungsschicht 7 reicht und diese in einem größeren d.h. nicht nur punktförmigen Bereich freiliegt. Je größer dieser freilie gende Bereich, größer ist der spätere Kontaktereich mit der Deckelektrode 11.

Mit anderen Worten wird die planare Isolationsschicht im Bereich zwischen zwei Pixeln und über der Verspiegelungsschicht 7 ent fernt. Dies kann durch einen Ätzprozess, beispielsweise mit RIE erfolgen. Die erzeugten Öffnungen 19 weisen Flanken 23 mit fla chem Öffnungswinkel auf. Nach dem Öffnen wird die Deckelektrode 11 auf die Isolationsschicht aufgebracht und erstreckt sich so über die planare Oberfläche und die Seitenfläche der Isolati onsschicht. Alternativ kann auch eine Metallschicht auf die Seitenfläche aufgebracht werden, welcher die Deckelektrode 11 an der oberen Kante der Isolationsschicht kontaktiert.

Bei einer dickeren Isolationsschicht 21 sollte die Öffnung 19 mit seiner Seitenflanke so gestaltet sein, dass der obere Winkel □ relativ flach ist, d.h. vergleichbar einen umgedrehten flachen Kegel darstellen. Durch den flachen Abkantwinkel □ vermeidet ein „Abreißen" der ITO-Schicht 11 an der Kante der Öffnungen 19. Gleiches gilt für den Winkel zwischen der Seitenflanke und der Verspiegelungsschicht 7.

Das erzeugte Pixelelement weist derartige Kontaktierungen und Überlappungen 13 an mehreren Stellen, insbesondere umlaufend auf, so dass die Subpixel beziehungsweise das Pixel ebenfalls eingehaust ist. Zudem können weitere nachfolgende Schicht (en) , beispielsweise eine Streuschicht, oder Klarlackschicht mit unterschiedlichem Brechungsindex in den Öffnungen bereitgestellt werden, die in dem Ausführungsbeispiel beispielsweise zu einer Verbesserung des Kontrastes führen, in dem die laterale Wellenleitung von Licht das aus den Chip-Seitenkanten emittiert wird zur Lichtauskopplung genutzt werden kann und nicht bis zu Nachbarpixein propagiert.

Figur 109 zeigt die Ausgestaltung gemäß Figur 108 in Draufsicht. Drei Subpixel, die jeweils von einem Mikro-Leuchtdioden-Rohchip 1 bereitgestellt werden, weisen an einer dem Substrat 3 abge wandten Seite elektrische Kontakte 5 auf. Diese können mittels einer transparenten Deckelektrode 11 nach außerhalb des Pixels elektrisch gekoppelt werden.

Figur 110 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrich tung. Die drei m-LED-Rohchips 1 in Reihe angeordnet. Jeder der m-LED-Rohchip ist in dieser Ausführung als Pyramidenstumpf aus geführt. Seine Grundfläche wird mit zunehmender Höhe leicht geringer. Damit zeigen die m-LED Rohchips eine leicht abge schrägte Seitenflanke.

Die Oberfläche der Seitenflanken eines jeden der m-LED-Rohchips 1 ist mit einer dünnen transparenten und isolierenden Schicht 26 überzogen. Diese erstreckt sich jedoch nicht auf den oberen zweiten Kontakt 5, so dass dieser freiliegt. Die anorganische Isolationsschicht 26 kann beispielsweise mittels Chemical Vapor Deposition erzeugt sein. Alternativ die Schicht 26 ebenso mit ALD-basierte (Atomlagenabscheidung, Atomic Layer Deposition) Schichten wie SiNx, SiOx, AI2O3, Ti02, HfÜ2, TaÜ2 und ZrÜ2 derglei chen erzeugt sein. Die anorganische Schicht kann auch aus Multilagen bestehen, und zwar ALD- CVD-ALD oder CVD-ALD oder ALD - CVD. Auch die ALD-Schicht kann intrinsisch aus einem Multilagen-Schichtenstapel (einem sogenannten Nanolaminat) bestehen. So ein ALD-Nanolaminat würde dann aus einem Multilagenschichtstapel aus z.B. zwei verschiedenen ALD-Schichten und ALD-Materialien bestehen, wobei beispielsweise die Einzelschichten typischerweise nur 3 nm - 10 nm dick sind, und zwar gemäß A-B-A-B-A oder ähnlichem.

Im Nahbereich zum Substrat 3 sind auf elektrischen Isolations-schichten 25 Verspiegelungen 7 aufgebracht, die ebenso in der Nähe der Rohchips 1 ausgebildet sind. In ausreichendem Abstand zu den Rohchips sind auf der linken und auf der rechten Seite des Pixels Öffnungen 20 in der Isolationsschicht 26 ausgebildet. Dort liegt so die Verspiegelungsschicht 7 frei. Schließlich ist eine Deckelektrode aus dem leitfähigen transparenten Material auf der Oberseite und den seitenflanken aufgebracht. Diese er streckt sich auch über die Öffnungen in der Isolationsschicht 26, und stehen so großflächig in Verbindung mit der metallischen Schicht 7. Auf diese Weise kann der direkte elektrische Kontakt der Deckelektrode 11 mit der Verspiegelung 7 erzeugt werden.

Figur 111 zeigt die Anordnung gemäß Figur 110 als Draufsicht. Gemäß Figur 111 sind drei Subpixel oder Rohchips 1 angeordnet, deren dem Substrat 3 abgewandten elektrischen Kontakte 5 mittels einer transparenten Deckelektrode 11 elektrisch kontaktierbar sind.

Figur 103B stellt eine Ausführung vor, die mit zusätzlichen Strukturen versehen ist. Die Anordnung ähnelt der Ausführung von Figur 103A, wobei auf eine erneute Erläuterung verzichtet wird. Im Gegensatz zu der Ausführung sind jedoch hier drei m-LED-Rohchips der gleichen Art auf dem Substrat aufgebracht und elektrisch kontaktiert. Die m-LED-Rohchips sind ausgeführt im Betrieb Licht einer blauen Wellenlänge zu emittieren. Auf der Deckelektrode 11 ist eine strukturierte Isolationsschicht 30 aufgebracht. Diese verbessert die Auskoppelung des Lichts der m-LED-Rohchips . Da in dieser Ausführung m-LED-Rohchips der glei chen Art verwendet werden, muss das Licht in andere Farben konvertiert werden, um einen RGB Pixel zu erhalten.

Zu diesem Zweck sind auf der Schicht 30 Konvertermaterialien aufgebracht, um das Licht in die geeignete Wellenlänge zu kon vertieren. Im Einzelnen ist dies eine erste Konverterschicht 31, die über dem linken blauen m-LED-Rohchip liegt. Über dem mittig angeordneten m-LED Rohchip ist eine grüne Konverter-Schicht 32 vorgesehen. Letztlich ist eine weitere transparente Schicht 33 über dem rechten m-LED-Rohchip angeordnet. Diese ist an sich nicht notwendig, jedoch wird durch die Transparente Schicht eine planare Oberfläche geschaffen. Die Konvertermate rialien enthalten einen anorganischen Farbstoff oder Quan-tendots. Um ein optisches Übersprechen zu reduzieren, sind die einzelnen Konverterschichten, bzw. die Konverterschicht 32 von der transparenten Schicht, durch eine dünne reflektierende Schicht 34 getrennt. Zwar besteht die Möglichkeit, dass auch Licht anderer Rohchips, als das direkt darunter angeordnete Bauelement in die Konverterschicht gelangt, jedoch kann dies durcheine niedrige Bauform oder durch eine Erhöhung der Leiter bahnstrukturen zwischen den Bauelementen verringert werden. Zu dem kann auch die Auskoppelschicht 30 so strukturiert sein, dass sie vermehr Licht auskoppelt, dass unter einem steilen Winkel, d.h. im Wesentlichen von unten in die Schicht 30 gelangt. Die Pixel hier sind recht nah zusammen angeordnet. Bei einem leicht größeren Abstand oder einer anderen Anordnung als in Reihe kön nen die Konverter und reflektierenden Schichten 31 bis 34 so angeordnet werden, dass sie gleichmäßig über das Pixel verteilt sind. Damit würden auch die äußersten reflektierende Schichten 34 über der Erhebung liegen.

Über der Konverterstruktur liegt nun eine oder mehrere weiter strukturierte Schichten 35, die sich (hier nicht dargestellt) auch teilweise in die Konverterstruktur erstreckt. In die Struk tur 35 kann das konvertierte Licht gut einkoppeln. Die struk turierte Schichten 35 dienen zur Lichtkollimation und -Formung, so dass konvertiertes oder unkonvertiertes Licht im Wesentli chen steil d.h. bevorzugt im rechten Winkel zur Substratober-fläche austritt . Die strukturierte Schichten 35 können bei spielsweise einen photonische Struktur aufweisen, die eine vir tuelle Bandlücke für Licht bereitstellt, welches sich parallel zur Oberfläche ausbreitet. Dadurch wird das Licht kollimiert.

Mehrere der hier gezeigten Pixel können in Spalten und Reihen angeordnet sein, um, individuell ansteuerbar ein m-LED Modul zu bilden .

Figur 112 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines m-Pixels . In einem ersten Schritt S1 wird ein Substrat mit einer Anzahl von Kontakten auf der Oberfläche be reitgestellt. Das Substrat kann wie oben beschreiben weitere Leitungen, Ansteuer- oder Schaltelemente umfassen. In einem As pekt kann auf dem Substrat eine Erhebung erzeugt werden, dass die später zu befestigenden m-LED Rohchip umgibt und so ein Pixel von benachbarten Elementen optisch trennt.

In Schritt S2 wir nun ein oder mehrere m-LED Rohchips auf dem Substrat befestigt und mit ihren ersten Kontakten mit Kontakten auf oder in dem Substrat elektrisch verbunden. Die m-LED Roh chips sind in vertikaler Bauform ausgeführt, d.h. ihre Kontakte sind auf gegenüberliegenden Seiten. Die Anordnung der m-LED Rohchips kann in Reihe erfolgen, jedoch sind auch andere Anord-nungen möglich. Mögliche Beispiele hierzu sind in Figur 103A und B sowie 110 und 111 gezeigt.

In Schritt S3 wird eine Verspiegelungsschicht auf der Substrat oberfläche abgeschieden, die elektrisch mit einem elektrischen Steuerungskontakt auf der Oberfläche des Substrats in Verbin dung steht und die Oberfläche wenigstens teilweise bedeckt. Die Verspiegelungsschicht kann dabei zumindest teilweise auf, ins besondere den m-LED-Rohchips zugewandten Seitenwänden der Er hebung oder der Kavität aufgebracht werden. Schließlich wird in Schritt S3 eine transparente Deckelektrode auf dem weiteren Kontakt, welche die Verspiegelungsschicht elektrisch kontak tiert .

Um ein Abreißen der Deckelektrode zu vermeiden, ist in Schritt S2 oder S3 weiterhin vorgesehen, nach dem aufbringen der Ver spiegelungsschicht oder dem Befestigen der m-LED Rohchips diese von einer Isolationsschicht zu umgeben. Die Höhe dieser Isola tionsschicht entspricht der Höhe der m-LED-Rohchips , so dass eine planare Oberfläche geschaffen wird. Die Erzeugung der Iso-lationsschicht erfolgt mit den hier offenbarten Maßnahmen zur Erzeugung einer transparenten nichtleitenden Schicht, wie Spin-on-Glass oder ähnlichem Eine planare Oberfläche wird erzeugt, indem die Isolationsschicht wider bis auf die oberen Kontakte der m-LED-Rohchips und der Verspiegelungsschicht abgetragen wird. Dieser Schritt kann mechanische oder chemische Techniken beinhalten. Die Deckelektrode wird dann auf der transparenten isolierenden Schicht aufgebracht.

Die Kontaktierung kann in einem überlappenden Kontakt der De-ckelektrodenfläche und einer Verspiegelungsfläche im Bereich der Erhebung oder an dem des zumindest einen m-LED-Rohchips abgewandten Ende der Kavität erfolgen. Alternativ kann in der Isolationsschicht auf eine Reihe von Durchkontaktierungen vor gesehen werden, die mit Metall befüllt eine Verbindung zwischen der Deckelektrode und der Verspiegelungsschicht erzeugt. Die Durchkontaktierungen können auch Gräben sein, welche die Ver spiegelungsschicht freilegt.

In weiteren Schritten kann auf der Deckelektrode eine oder meh-rere strukturierte Schichten aufgebracht werden, die eine pho-tonische Kristall oder Quasikristallstruktur aufweisen und aus geführt sind, Licht, welches parallel zu einer Oberfläche des Substrat abstrahlt, zu unterdrücken oder reduzieren. Alternativ kann auch die Deckelektrode selbst strukturiert werden, um ent-weder die Lichtauskopplung zu verbessern, Licht zu kollimieren oder gerichtet von der Substratoberfläche weg abzustrahlen. Schließlich ist das Aufbringen von Konvertermaterial über den m-LED Rohchips möglich.

Nano-Leuchtdiodenanordnungen die in einer Matrixanordnung auf gebracht sind und vertikale geschichtete Nanosäulen oder Nano Rods umfassen, bieten die Möglichkeit auf sehr kleinem Raum eine Emission von Licht zu erzeugen. In diesen Ausführungen wird Licht von der aktiven Schicht im Wesentlichen in jede Raumrich-tung abgegeben. Wegen der geringen Größe und der damit verbun denen geringen Leichtkraft einer einzelnen Nanosäule ist es zweckmäßig, Licht geeignet umzulenken, um so eine ausreichende Lichtstärke zu erzeugen.

Figur 113 zeigt eine erste Ausführung einer m-LED Anordnung 1 als Schnittansicht, die eine derartige Lichtführung realisiert und so zum einen die Lichtstärke erhöht und zum anderen ein Übersprechen reduziert. Dargestellt sind zwei Nanosäulen 7.1, 7.2, die Teil einer Matrixanordnung 28 auf einem Trägersubstrat

2 sind. Das Trägersubstrat ist beispielsweise mit AI2O3, Glas, Silizium, GaAs, SiC, ZnO, gebildet. Als Material der Halblei terabfolge 10 der Nanosäulen 7.1, 7.2 wird bevorzugt ein III- V-Halbleitersystem, verwendet. Insbesondere kann (AlxInyGai-x- y)N, InyGai-x-y)N, GaN, InN, A1N, InGaN, AlGaN, AlInN oder AlInN verwendet werden. Zwischen der Halbleiterabfolge 10 und dem Trägersubstrat 2 ist eine n-Kontaktschicht 3 vorgesehen. In dieser Ausgestaltung ist die Kontaktschicht 3 durchgehen. Je doch kann auch diese Strukturiert sein, so dass jede Nanosäule individuell kontaktierbar ist. In diesem Zusammenhang kann auch das Trägersubstrat mit zusätzlichen Elementen und Strukturen ausgebildet sein. Anordnungen und Ausgestaltungen sind Teil dieser Offenbarung und können hierzu benutzt werden.

Die Nanosäulen 7.1, 7.2 weisen in Längsrichtung 8, die parallel zur Flächennormale des Trägersubstrats 2 verläuft, eine Längen erstreckung auf, die deren Quererstreckung deutlich übersteigt. Der Querdurchmesser der Nanosäulen 7.1, 7.2 beträgt für das vorliegende Ausführungsbeispiel 1 pm, wobei noch kleinere Struk-turen mit Sub [pm] abmessungen möglich sind. Die Halbleiterab folge 10 umfasst eine n-dotierte Halbleiterschicht 4, eine ak tive Schicht 5, die typischerweise eine QuantentopfStruktur aufweist, und eine p-dotierte Halbleiterschicht 6. Für im Ein zelnen nicht dargestellte Abwandlungen können mehrere überei-nander gestapelte aktive Schichten vorliegen.

Die aktive Schicht 5 nimmt die Form einer Quantenscheibe ein und erzeugt unter Bestromung elektromagnetische Strahlung, die, wie in Figur 113 durch Pfeile angedeutet, einen lateral gerich-teten Anteil aufweist. Erfindungsgemäß sind, bezogen auf die Längsrichtung 8, lateral zu den Nanosäulen 7.1, 7.2 Reflektor vorrichtungen 11.1, 11.2, 11.3 vorgesehen, die die Strahlungs emission quer zur Längsrichtung 8 wenigstens teilweise in eine parallel zur Längsrichtung 8 verlaufende Hauptabstrahlrichtung 9 umlenken, sodass eine winkelbegrenzte Abstrahlung durch die p-Kontaktschicht 26 resultiert. Damit wird eine Vorkollimation erreicht, die zu einer verbesserten Einkopplungseffizienz für eine im Einzelnen nicht dargestellte, im Strahlenverlauf nach folgende Projektionsoptik führt.

Die Reflektorvorrichtung 11.1, 11.2, 11.3 wird durch eine Form schicht 12 mit Pyramidenstumpfgestalt und einer metallischen Reflexionsschicht 15, beispielsweise aus Gold, Silber oder Alu minium, auf einer Reflektorfläche mit einer 45° -Stellung rela tiv zur Hauptabstrahlrichtung 9 gebildet. Ferner sind für jede Nanosäule 7.1, 7.2 auf gegenüberliegenden Lateralseiten Reflek torvorrichtungen 11.1, 11.2, 11.3 vorgesehen. Für den in Figur

113 dargestellten Schnitt ist ein erstes reflektives optisches Element 18 auf der Reflektorvorrichtung 11.1 und eine zweites reflektives optisches Element 19 auf der Reflektorvorrichtung

11.2 gezeigt. Des Weiteren geht aus der Aufsichtdarstellung der Matrixanordnung 28 hervor, dass die Nanosäule 7.1 lateral mit weiteren Reflektorvorrichtungen 11.4, 11.6 umgeben ist. Ent sprechend liegen für die Nanosäule 7.2 zusätzlich die gegen überliegenden Reflektorvorrichtungen 11.5, 11.7 vor. Die Figur

114 zeigt die Draufsicht über eine derartige m-LED Anordnung 1.

Die Figurenfolge 115A bis 115H zeigt die Herstellung der ersten Ausführung der m-LED Anordnung 1 und verdeutlicht einige As pekte. Ausgehend von der in Figur 115A dargestellten, ausge dehnten planaren Schichtung, wird durch Trockenätzen und mit hilfe der in Figur 115B gezeigten Ätzmaske 29 eine bis in die n-dotierte Halbleiterschicht 4 reichende Grabenstruktur 24.1,

24.2 angelegt und in dieser eine Ätzstoppschicht 23, beispiels weise aus SiNx, ausgebildet (Figur 115C) . Als weiterer Schritt wird mit einem anisotropen Nassätzverfahren die in Winkelstel lung verlaufende Reflektorfläche 13 einer Formschicht 12 struk turiert. Figur 115D zeigt das Freilegen der durch die Ätzmaske 29 geschützten Halbleiterabfolge 10 der Nanosäule 7.1 mit einem hohen Aspektverhältnis. Dann erfolgt, wie in Figur 115E darge stellt, die Ablage einer metallischen Reflexionsschicht 15 auf der Reflektorfläche 13 und die Ausführung einer Planarisierung mit einem transparenten elektrischen Isolator 25, beispiels weise aus Spin-on-Glas (SOG), Si02 oder Epoxidharz. Darauf wird eine weitere Ätzmaske 30 für das in Figur 115F gezeigte Tro ckenätzen zur Wegnahme der Ätzstoppschicht 23 angelegt. Die dadurch entstehende Grabenstruktur 22.3. 22.4 wird wieder durch den transparenten elektrischen Isolator 25 ausgefüllt. Nach der Abnahme der Ätzmaske 30 wird ein flächiges isotropes Ätzen aus-geführt, bis, wie in Figur 115G gezeigt, die p-dotierte Halb leiterschicht 6 der Halbleiterabfolge 10 freigelegt ist und durch eine p-Kontaktschicht 26 abgedeckt werden kann. Wie in den Figuren 115G und 115H gezeigt, entsteht mit diesen Schritten auch die endgültige Kontur der lateral zur Nanosäule 7.1 ange-ordneten Reflektorvorrichtungen 11.1, 11.2.

Figuren 116A bis 116D zeigen die epitaktische Herstellung einer zweiten Ausführung der m-LED Anordnung 1 nach einigen anderen Aspekten. Wie in Figur 116A dargestellt, dient die n-Kontakt-Schicht 3 zusätzlich als Epitaxiesubstrat, wobei eine elektrisch isolierende, strukturierte Substratschicht 31, beispielsweise aus SiNx, vorliegt, die Öffnungen 32.1, 32.2 zum Epitaxiesub strat aufweist. Von diesen aus erfolgt das laterale epitaktische Überwachsen mittels Hybridgasphasenepitaxie (HVPE) , Molekular-Strahlepitaxie (MBE) oder metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOCVD) bis über die Ränder der Öffnungen 32.1, 32.2 in der strukturierten Substratschicht 31, wobei die Prozessparameter so eingestellt werden, dass eine Halbleiterabfolge 10.1, 10.2 mit einem hohen Aspektverhältnis zur Ausbildung der Nanosäulen 7.3, 7.4 aufwächst. Diese weisen eine n-dotierte Halbleiter schicht 4 in Form eines Säulenkerns auf, der die aktive Schicht 5 trägt. Diese ist auf der Außenseite durch eine eine Schale bildende p-dotierte Halbleiterschicht 6 umkleidet.

Figur 116B zeigt das Einfassen der Nanosäulen 7.3, 7.4 mittels einer Passivierung 33.1, 33.2 in Form einer transparenten Lei terschicht. Zusätzlich werden weitere Öffnungen 32.3, 32.4 in der strukturierten Substratschicht 31 durch Trockenätzen ange legt. Wobei die hierfür verwendeten Ätzmasken im Einzelnen nicht dargestellt sind. Das nachfolgend ausgeführte epitaktische Wachstum geht vom Epitaxiesubstrat im Bereich der Öffnungen

32.3, 32.4 aus und wird so kontrolliert, dass die in Figur 116C dargestellten und als Pyramiden angelegten Formschichten 12.1, 12.2 entstehen. Im folgenden Schritt werden diese wie in Figur 116C dargelegt zur Herstellung einer Reflektorvorrichtung 11.1, 11.2, 11.3 von einem Braggspiegel 16 abgedeckt. Sodann erfolgt wie in Figur 116D gezeigt die flächige Ablage eines transparen ten elektrischen Isolators 25 und dessen Strukturierung, um die optischen Trennelemente 27.1, 27.2 zwischen benachbart liegen den Nanosäulen 7.3, 7.4 auszuformen. Vervollständigt wird die m-LED Anordnung 1 durch eine p-Kontaktschicht 26. Die Kontakt schicht 26 ist ebenfalls transparent und elektrisch leitend.

Figuren 117A bis 117B zeigen die Herstellung einer dritten Aus führung einer m-LED Anordnung 1 durch Nanostempeln und mittels einer Flip-Chip-Technik . Dargestellt in Figur 117A ist eine Anordnung mit Nanosäulen 7.5, 7.6, 7.7 auf einem Transfersub strat 34. Die epitaktisch gewachsenen oder lithografisch struk turierten Nanosäulen 7.5, 7.6, 7.7 umfassen jeweils eine n-dotierte Halbleiterschicht 4, eine aktive Schicht 5 und eine p-dotierte Halbleiterschicht 6. Die Anordnung mit Nanosäulen 7.5, 7.6, 7.7 ist durch ein Nanostempel-Substrat 35 mit eingeprägten Strukturen 36 abgedeckt. Dieses wird, wie in Figur 117B darge- stellt, bis zur p-dotierten Halbleiterschicht 6 durch ein Ätz verfahren flächig abgetragen, wobei die eingeprägten Strukturen

36 durch strukturierte, im Einzelnen nicht dargestellte Ätz stoppschichten geschützt werden. Nach der Abnahme der Ätzstopp-schichten wird für die elektrische Kontaktierung und zur Ver spiegelung der eingeprägten Strukturen 36 eine Metallisierung

37 aufgebracht. Sodann erfolgt eine Planarisierung mit einer Zwischenschicht 38, auf der ein Trägersubstrat 2 befestigt wird. Als nächster Schritt wird das Transfersubstrat 34 abgenommen, sodass der in Figur 117C gezeigte Zustand resultiert. Die m-LED Anordnung 1 wird, wie in Figur 117D gezeigt, durch eine p-Kontaktschicht 26 vervollständigt.

Figur 118 zeigt eine Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen m-LED Anordnung 1 mit Nanosäulen 7.7, 7.8, für die nur auf einer Lateralseite eine Reflektorvorrichtung 11.4, 11.5 zur Umlenkung und Vorkollimierung der Lateralabstrahlung der jeweiligen ak tiven Schicht 5 angeordnet ist. Zwischen den Nanosäulen verhin dert ein optisches Trennelement 27 ein Übersprechen. Die Nano-säulen 7.7, 7.8 weisen elektrisch getrennte p-Kontaktschichten 26.1 und 26.2 auf und können separat angesteuert werden. Ferner ist die Nanosäule 7.7 in ein erstes Wellenlängenkonversionsele ment 20 eingebettet, das eine Emissionscharakteristik aufweist, die von einem zweiten Wellenlängenkonversionselement 21 ab-weicht, welches die Nanosäule 7.8 umgibt.

Figur 119A illustriert eine Ergänzung mit zusätzlichen Maßnah men zur Lichtformung und Verbesserung der Direktionalität . Die m-LED Anordnung umfasst auf der Ober- bzw. Lichtaustrittsfläche eine lichtformende Struktur. Die Struktur umfasst Bereiche 33 und 34 mit unterschiedlichem Brechungsindex. Dadurch wird Licht, dass von der Säule 7 oder der reflektierenden Schicht der Struk tur 16 kommt geformt. Je nach Ausgestaltung der Struktur kann so Licht in eine definierte Richtung abgestrahlt werden. Die Struktur wird durch eine photonische Struktur gebildet. Die Periodizität der Bereiche ist so gewählt, dass sie in einer definierten Relation zur Wellenlänge des emittierten Lichts steht. Um den Brechungsindexsprung zu berücksichtigen, reicht die photonische Struktur in das Material der Anordnung hinein (hier nicht gezeigt). Schließlich zeigt Figur 119B hiervon eine weitere alternative Ausgestaltung basierend auf dem Beispiel der Figur 116D. Hierbei ist ein Konvertermaterial 35 in die Zwischenräume zwischen der Säule 7 und Reflektorstrukturen ein gebracht. Das Konvertermaterial ist in diesem Beispiel durch Quantendots gebildet. Derartige Quantendots sind als Pulverform oder als Emulsion erhältlich und weisen eine Größe auf, die ausreichend klein ist, um den Zwischenraum ausreichend auszu füllen. Korngröße der Quantendots ist hierbei eine wesentliche Größe, da herkömmliche anorganische Farbstoffe oftmals eine Korngröße aufweisen, bei der das Risiko einer Verkanntung oder ähnliches durch die Randstrukturen besteht.

Spezielle Verarbeitung der anorganischen Farbstoffe durch die Erfinder mittels Schleifen und anderen mechanische Verfahren erlauben jedoch eine Verkleinerung anorganischer Farbstoffe zu einer hinreichenden Größe. Die Quantendots oder die Farbstoffe können mit herkömmlichen Verfahren aufgebracht werden. Bei spielsweise wird ein einem Verfahren eine Emulsion mit Quan tendots aufgesputtert und über die Oberfläche verteilt. Die Quantendots lagern sich so auch in die Zwischenräume ab und füllen diese aus . In einem nächsten Schritt wird Fotolack auf gebracht und strukturiert. Dann werden die Quantendots außer halb der gewünschten Zwischenräume entfernt. Für den Fall, dass bereits eine strukturierte Fotomaske aus einem vorangehenden Prozessschritt kann auch diese verwendet werden und die Quan tendots direkt in die Zwischenräume eingebracht werden.

Die Schritte aus Fotolackstrukturierung und Einbringen von Quan tendots kann für weitere Farben wiederholt werden. Auf diese Weise können nicht nur RGB Pixel mit den drei Grundfarben her gestellt werden, sondern es sind auch 4 Farben möglich, um den vorhandenen Farbraum besser auszunutzen.

In einem weiteren Schritt werden auf der Konverterschicht des weiteren Mikrolinsen aufgebracht. Die Mikrolinsen können in ähnlicher Weise strukturiert werden, In diesem Beispiel über deckt die Mikrolinse jeweils eine m-LED Anordnung, jedoch kann vorgesehen sein, dass eine Linse jeweils alle Subpixel eines Pixels überdecken, also z.B. 4 Subpixel in einem erweiterten Farbraum oder mit einem redundanten Subpixel in einer 2x2 Mat rix .

In monolithisch angeordneten m-LEDs, beispielsweise bei einem Display kann ein Übersprechen durch reflektierende Grenzflächen zwischen den einzelnen Pixeln oder m-LEDs reduziert werden. Gleichzeitig wird so Licht in die Hauptemissionsrichtung abge strahlt und damit eine Effizienz verbessert. Die in Figur 120 dargestellte optoelektronische Einrichtung, bei der es sich im nachfolgend beschriebenen Beispiel um eine m-Displayanordnung 11 handelt, umfasst eine Vielzahl dieser vorgeschlagenen opto elektronischen Vorrichtungen 13. Bei den optoelektronischen Vorrichtungen 13 handelt es sich um weiter prozessierte m-LEDs, die jeweils ein Pixel bzw. Subpixel des m-Displays bilden. Wenn gleich nachfolgend von einer m-Displayanordnung 11 die Rede ist, so ist dies nur als Beispiel zu sehen, und die optoelektronische Einrichtung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.

Jede optoelektronische Vorrichtung 13 weist eine Lichtquelle 15 auf, bei der es sich um ein Halbleiterbauteil aus mehreren Halbleiterschichten handelt. Wegen seiner Abmessungen und sei ner Funktion wird das Halbleiterbauteil auch als m-LED bezeich net. Die Halbleiterschichten bilden unter anderem in an sich bekannter Weise eine aktive Zone zur Erzeugung von Licht (nicht gezeigt) . Die Lichtquellen 15 sind arrayartig auf einem Träger 17 angeordnet. Durch die arrayartige Anordnung bilden die Licht quellen 15 mehrere Reihen bzw. Spalten von Lichtquellen auf dem Träger 17.

Es kann vorgesehen sein, dass jede Lichtquelle 15 und damit jede Vorrichtung 13 Licht bei einer bestimmten Wellenlänge, also in einer bestimmten Farbe, aus einer Anzahl von möglichen Wellen längen bzw. Farben emittiert. Eine Vorrichtung 13, die Licht in einer bestimmten Farbe emittiert, kann als ein Subpixel eines Pixels angesehen werden. Der Pixel kann dabei noch weitere Sub pixel aufweisen, die jeweils von benachbarten Lichtquellen bzw. Vorrichtungen gebildet werden und Licht in den anderen möglichen Farben emittieren.

Beispielsweise können zur Realisierung eines RGB-Pixels (RGB für rot, grün, blau) drei Lichtquellen 15 ein Pixel bilden, wobei eine der Lichtquellen 15 Licht in roter Farbe, eine der Lichtquellen 15 Licht in grüner Farbe und eine der Lichtquellen 15 Licht in blauer Farbe emittiert. Auf diese Weise kann eine RGB-Displayanordnung gebildet werden.

Das Material 25 des Trägers 17 umgibt jede Lichtquelle 15 mit Ausnahme von deren Oberseite 19. An der nicht von Material 25 umgebenen Oberseite 19 jeder Lichtquelle 15 ist die Lichtaus-trittsfläche für das erzeugte Licht vorgesehen. In funktionaler Hinsicht ist die Lichtquelle 15 gegenüber dem Trägermaterial 25 durch eine Grenzfläche 21 abgegrenzt. Die Grenzfläche 21 be grenzt, wie Figur 120 zeigt, die Lichtquelle 15 zur Seite und nach unten und umfasst somit mit Ausnahme der Oberseite 19 die gesamte Außenfläche einer jeweiligen Lichtquelle 15. Bei dem in Figur 120 dargestellten Beispiel weist die Grenzfläche eine Form auf, die der Oberfläche eines Teil-Ellipsoids entspricht. Dies ist nur als Beispiel zu sehen, da auch andere Oberflächenformen möglich sind. Ebenso ist beispielsweise ein parabelförmiger Verlauf der Grenzfläche denkbar. In beiden Fällen wird jedoch Licht in Richtung der Hauptemissionsfläche 19, d.h. in der Figur dargestellt nach oben emittiert.

Das Material 25 des Trägers 17 kann Füllmaterial aufweisen. Das Material 25 kann auch elektrische Einrichtungen umfassen, wie zum Beispiel Leiterbahnen in einer oder mehreren Ebene, um die Lichtquellen 15 individuell mit elektrischem Strom zu versorgen und anzusteuern. Bei dem Material 25 muss es sich also nicht um ein homogenes Material handeln, sondern es kann sich um eine Anordnung aus mehreren Materialien handeln. Im Material 25 kön nen zusätzliche elektronische Schaltungen wie Versorgung oder Ansteuerschaltungen ausgebildet sein.

Bei jeder Lichtquelle 15 ist an der Grenzfläche 21 ein die-lektrischer Reflektor 23 angeordnet, der das in der aktiven Zone der jeweiligen Lichtquelle 15 erzeugte Licht zumindest teilweise reflektiert. Das in einer Lichtquelle 15 erzeugte Licht kann daher nicht oder nur geringfügig durch die Grenzfläche 21 in das Trägermaterial 21 entweichen. Vielmehr wird das Licht, zu-mindest zu einem überwiegenden Teil, an der Grenzfläche 21 zu rück in die Lichtquelle 15 reflektiert und wandert solange in der Lichtquelle 15 umher, bis es durch die Lichtaustrittsfläche nach oben abgestrahlt wird. Die Lichtausbeute kann somit durch Verwendung des Reflektors 23 erhöht werden.

Die Displayanordnung 11 gemäß Figur 121 unterscheidet sich von der Variante der Figur 120 vor allem dadurch, dass die Licht quellen 15 einen anderen, in etwa topf- oder trapezförmigen, Querschnitt aufweisen. Die Grenzfläche 21 weist daher eine in Umfangsrichtung um die jeweilige Lichtquelle 15 umlaufende Sei tenfläche 27 sowie eine der Oberseite 19 gegenüberliegende Un terseite 28 auf. Die Umfangsrichtung verläuft dabei umlaufend um eine Normale N herum, die sich senkrecht zur Oberseite 19 erstreckt .

Bei der Displayanordnung 11 gemäß Figur 121 ist ein dielektri scher Reflektor 23 sowohl an der Seitenfläche 27 als auch an der Unterseite 28 angeordnet. Ein dielektrischer Reflektor 23 umgibt somit jede Lichtquelle 15 mit Ausnahme der Oberseite 19 vollständig. In abgewandelten Ausführungsformen kann es vorge sehen sein, dass ein dielektrische Reflektor 23 ausschließlich an der Seitenfläche 27 oder ausschließlich an der Unterseite 28 angeordnet ist.

Im Unterschied zu den Figur 120 und 121, die beispielhafte Varianten von Displayanordnungen 11 mit einer Vielzahl von ar-rayartig angeordneten optoelektronischen Vorrichtungen 13 zei gen, sind in den Figur 122 und 123 monolithische Arrays 29 dargestellt. Das monolithische Array 29 gemäß Figur 122 umfasst optoelektronische Vorrichtungen 13, die in der entsprechenden Weise wie die optoelektronischen Vorrichtungen von Figur 120 aufgebaut sind. Ferner umfasst das monolithische Array 29 gemäß Figur 123 optoelektronische Vorrichtungen 13, die in der ent sprechenden Weise wie die optoelektronischen Vorrichtungen von Figur 121 aufgebaut sind. Gleiche Bezugszeichen werden daher für einander entsprechende Elemente verwendet.

Über den Lichtquellen 15 und dem Träger 17 kann bei den Vari anten der Figur 122 und 123 eine durchgehende, wenigstens teil-weise transparente Deckschicht 33 angeordnet sein. Die Deck schicht ist darüber hinaus leitend und bildet so einen gemein samen Anschluss für alle Lichtquellen 15.

Figur 124 eine Ergänzung der Ausführungsform der Figur 123. Hierbei ist in der Oberseite 19, und im Besonderen beim Halb leitermaterial eine lichtformende Struktur integriert. Die lichtformende Struktur umfasst eine periodische Anordnung aus Bereichen mit unterschiedlichem Brechungsindex. Diese periodi sche Anordnung kann eine oder mehrere der in dieser Anmeldung offenbarten Strukturen sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die periodische Struktur in dem Halbleitermaterial im Ober flächenbereich integriert. Dazu wird eine Struktur in das Halb leitermaterial geätzt, die dann mit einem zweiten Material mit einem anderen Brechungsindex verfüllt ist und so einen photo-nischen Kristall bildet. Den photonischen Kristall im Halb leitermaterial selbst auszubilden ist zweckmäßig, da es auf diese Art keinen zusätzlichen Brechungsindexsprung zwischen dem Halbleitermaterial und dem photonischen Kristall gibt, der in bestimmten Fällen die Effizienz reduzieren würde. Die Höhe der photonischen Struktur entspricht in etwa der Wellenlänge d.h. sie liegt im Beriech einiger 100 nm, je nach Wellenlänge des emittierten Lichts in dem Material. Das Material in den ver-füllten Bereichen sollte transparent sein, um die Lichtabsorb tion möglichst gering zu halten. In diesem Zusammenhang kann auch Konvertermaterial, beispielsweise Quantendots in einer Emulsion in die geätzten Bereiche eingebracht werden, so dass die periodische Struktur sowohl lichtformende als auch licht konvertierende Eigenschaften aufweist.

Das hier dargestellte Beispiel einer lichtformenden Struktur mit seinen verschiedenen Aspekten lässt sich auf die weiteren Ausgestaltungen von m-LED Anordnungen, Pixeln oder auch Arrays mit solchen übertragen.

Figur 125 zeigt eine Querschnittsansicht eines dielektrischen Reflektors 23. Dieser besteht aus einer periodischen Abfolge von zwei alternierend angeordneten Schichten 30, 31, die zwi schen der Grenzfläche 21 der Lichtquelle 15 und dem Material 25 des Trägers 17 angeordnet sind. Die Schichten 30, 31 werden jeweils von einem Dielektrikum gebildet, wobei der optische Brechungsindex des Dielektrikums der Schichten 30 von dem op tischen Brechungsindex des Dielektrikums der Schichten 31 ver schieden ist. Bei dem gezeigten Beispiel sind jeweils drei Schichten 30 und drei Schichten 31 vorgesehen, wobei auch eine andere Anzahl von Schichten, zum Beispiel, jeweils 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Schichten, vorgesehen sein kann. Bei spielweise kann nur eine hochbrechende Schicht zwischen zwei niederbrechenden Schichten vorgesehen sein. Bei sehr kleinen Pixeln könnte der Platz möglicherweise nicht für mehr als eine hochbrechende Schicht zwischen zwei niederbrechenden Schichten reichen .

Die Schichten 30, 31 können so angeordnet sein, dass sie einen Bragg-Spiegel bilden. Die maximale Reflektivität für die Wel-lenlänge des von der zugehörigen Lichtquelle 15 emittierten Lichts wird erreicht, wenn die Schichten 30, 31 eine optische

Dicke von einem Viertel der Wellenlänge aufweisen. Die optische Dicke entspricht dabei dem Produkt aus Brechungsindex und Schichtdicke .

Die Herstellung der Schichten 30, 31 kann beispielsweise mittels Atomlagenabscheidung erfolgen. Durch eine lagenweise Abschei dung können Solldicken der einzelnen Schichten 30, 31 präzise erreicht werden. Insbesondere können die Schichten 30, 31 ent-sprechend dünn ausgestaltet werden, so dass die obige Bedingung erfüllt werden kann, gemäß der die Schichten 30, 31 eine opti sche Dicke von einem Viertel der Wellenlänge aufweisen sollten. Somit können sehr effiziente Reflektoren erzeugt werden. Die Methode der Atomlagenabscheidung ermöglicht außerdem eine gleichmäßige Überformung der Grenzfläche 21, so dass beispiels weise auch schmale Zwischenräume mit einem hohen Aspektverhält nis ausgekleidet werden können. Außerdem können verbleibende Zwischenräume zum Trägermaterial 25 mit Füllmaterial verfüllt werden .

In einer abgewandelten Ausgestaltung kann die erste, unterste Schicht 30a, die direkt an die Grenzfläche 21 anstößt, mit einer anderen Technologie, wie beispielsweise CVD oder PE-CVD, auf gebracht werden. Dadurch können Unebenheiten der Grenzfläche 21, beispielsweise eine raue Oberfläche resultierend aus einem Ätzprozess, durch eine konformere Abscheidung überdeckt werden. Die übrigen Schichten 30, 31 können sodann über der glatten

Schicht 30a mittels Atomlagenabscheidung aufgetragen werden.

Bei den Varianten der Figur 120 bis 123 bewirkt ein dielektri scher Reflektor 23, wie beispielhaft in Figur 125 dargestellt, eine wenigstens teilweise Rückreflexion von Licht in das Innere der Lichtquelle 15. Dies gilt insbesondere für Licht, das senk recht auf den Reflektor 23 auftrifft. Das in der Lichtquelle 15 erzeugte Licht kann somit nicht oder in einem geringeren Ausmaß durch die Grenzfläche 21 zur Seite und/oder nach unten in das Material 25 des Trägers 17 entweichen. Das zurückreflektierte Licht verbleibt in der Lichtquelle 15 und entweicht zum großen Teil nach oben durch die Lichtaustrittsfläche. Die Lichtausbeute kann daher erhöht werden.

Der Begriff Licht ist hierin breit zu verstehen und bezieht sich insbesondere auf elektromagnetische Strahlung, die von einer jeweiligen Lichtquelle 15 erzeugt wird. Der Begriff Licht kann insbesondere neben sichtbarem Licht auch infrarotes und/oder ultraviolettes Licht umfassen.

Ein weiterer Aspekt beschäftigt sich mit einer Verbesserung der Abstrahlcharakteristik einer m-LED, der ein dielektrischer Fil-ter mit zusätzlich reflektierenden Seiten aufgesetzt wird.

Figur 126 zeigt schematisch ein optoelektronisches Bauelement 10 im Querschnitt. Im Folgenden werden der Aufbau, die Funkti onsweise und die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10 beschrieben.

Das optoelektronisches Bauelement 10 enthält ein Pixel 11 mit einem LED-Halbleiterelement 12 in Form einer m-LED. Das LED-Halbleiterelement 12 enthält eine aktive Zone 13, die zur Er zeugung von Licht ausgebildet ist, und hat eine Höhe im Bereich von 1 bis 2 mpi. Das LED-Halbleiterelement 12 weist eine erste Hauptoberfläche 14, eine der ersten Hauptoberfläche 14 gegen überliegende zweite Hauptoberfläche 15 sowie beispielsweise vier Seitenflächen 16 auf. Die Seitenflächen 16 sind jeweils im unteren Bereich derart angeschrägt, dass sie im angeschrägten Bereich einen Winkel oc mit der ersten Hauptoberfläche 14 von unter 90° bilden. Die aktive Zone 13 befindet sich auf der Höhe des angeschrägten Bereichs.

Auf der ersten Hauptoberfläche 14 des LED-Halbleiterelements 12 befindet sich eine Schicht 17, die eine zufällige oder deter ministische Topologie enthält. Alternativ kann eine entspre chende Topologie in die erste Hauptoberfläche 14 des LED-Halb-leiterelements 12 geätzt werden.

Über der Schicht 17 ist eine weitere, in Figur 126 nicht dar gestellte Schicht abgeschieden, die einen anderen Brechungsin dex als die Schicht 17 aufweist. Die Schicht 17 bewirkt in Kombination mit der darüber abgeschiedenen Schicht, dass Licht, welches nicht senkrecht zur ersten Hauptoberfläche 14 aus dem LED-Halbleiterelement 12 austritt, in andere Richtungen umge lenkt wird, zum Beispiel durch Reflexion an der Grenzfläche zwischen der Schicht 17 und der darüber angeordneten Schicht. Zusätzlich hat die oberhalb der Schicht 17 angeordnete Schicht die Funktion, eine glatte Oberfläche bereitzustellen, auf wel che dielektrische Spiegelschichten aufgebracht werden können.

Oberhalb der Schicht 17 sowie der darüber liegenden Schicht mit der glatten Oberseite befindet sich ein dielektrischer Filter 18, der aus einem Stapel dielektrischer Schichten besteht und derart ausgestaltet ist, dass er nur Lichtanteile innerhalb eines vorgegebenen Winkelkegels transmittiert, während flachere Strahlen reflektiert werden. Der Winkelkegel ist dabei mit sei ner Achse senkrecht zur ersten Hauptoberfläche 14 des LED-Halb-leiterelements 12 ausgerichtet.

Weiterhin ist an sämtlichen Seitenflächen 16 des LED-Halblei-terelements 12 ein reflektierendes Material 19 abgeschieden, das elektrisch leitend ist und beispielsweise aus einem Metall besteht. Das reflektierende Material 19 steht in Kontakt mit dem n-dotierten Bereich des LED-Halbleiterelements 12. Unter halb der zweiten Hauptoberfläche 15 des LED-Halbleiterelements 12 befindet sich eine reflektierende Schicht 20, die ebenfalls elektrisch leitend ist. Die reflektierende Schicht 20 steht in Kontakt mit dem p-dotierten Bereich des LED-Halbleiterelements 12.

Die angeschrägten Seitenflächen 16 des LED-Halbleiterelements 12 sind von einem elektrisch isolierenden ersten Material 21 bedeckt. Das elektrisch isolierende erste Material 21 ist zwi schen dem Material 19 und der Schicht 20 angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen den n- und p-Kontakten des LED-Halbleiterelements 12 her. Ferner weist das Material 21 einen niedrigen Brechungsindex auf, damit Licht, das an den angeschrägten Seitenflächen 16 aus dem LED-Halbleiterelement 12 austritt, reflektiert wird.

Die aus dem reflektierenden Material 19 gebildete Schicht ist derart ausgebildet, dass sie in horizontaler Richtung das Pixel 11 vollständig umgibt und sich in vertikaler Richtung über das gesamte Pixel 11 erstreckt. D. h., die Schicht aus dem reflek tierenden Material 19 erstreckt sich von der Unterseite des elektrisch isolierenden ersten Materials 21 über das LED-Halb-leiterelement 12 bis zur Oberseite des dielektrischen Filters 18. Jegliches Licht, das seitlich aus dem Pixel 11 austritt, wird durch das reflektierende Material 19 wieder zurückreflek tiert, so dass Licht mit hoher Direktionalität nur an der Ober seite der optoelektronischen Vorrichtung 10 austreten kann.

Figur 127A und 127B zeigen schematisch ein optoelektronisches Bauelement 30 in einer Draufsicht von oben bzw. im Querschnitt. Das optoelektronisches Bauelement 30 enthält eine Vielzahl von Pixeln 11, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Pixel 11 sind in einem Array angeordnet und voneinander durch das re flektierende Material 19 getrennt, welches sich gitterförmig durch die optoelektronische Vorrichtung 30 erstreckt. An einer Seite des optoelektronischen Bauelements 30 ist ein externen Anschluss 31 vorgesehen, der es ermöglicht, die n-Bereiche der LED-Halbleiterelemente 12 von außerhalb des optoelektronischen Bauelements 30 zu kontaktieren. In dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel sind die Anoden der LED-Halbleiterelemente 12 miteinander verbunden, was als Common-Anode-Anordnung bezeich net wird. Eine Common-Cathode-Anordnung, bei der die Kathoden miteinander verbunden sind, ist ebenfalls möglich.

Das Array aus den Pixeln 11 ist auf einem Träger 32 platziert. Der Träger 32 weist für jeden p-Kontakt einen p-Kontakt-An-schluss 33 auf, so dass die p-Kontakte jedes der Pixel 11 in-dividuell, beispielsweise durch einen IC, angesteuert werden können. Die optoelektronische Vorrichtung 30 erlaubt eine sehr hohe Pixeldichte. Figur 128A, 128B und 128C zeigen ein opto elektronisches Bauelement 40 in einer Draufsicht von oben bzw. im Querschnitt, wobei in Figur 128B und 128C zwei verschiedene Varianten dargestellt sind.

Das optoelektronisches Bauelement 40 enthält eine Vielzahl von Pixeln 11, wobei die Pixel 11 nicht wie bei dem in Figur 127A und 273B dargestellten optoelektronischen Bauelement 30 direkt benachbart zueinander angeordnet sind, sondern einen Abstand voneinander aufweisen. Jedes Pixel 11 ist in dem optoelektro nischen Bauelement 40 an seinen vier Seitenflächen vollständig von dem reflektierenden Material 19 bedeckt. Der Raum zwischen den Pixeln 11 ist mit einem elektrisch isolierenden zweiten Material 41, beispielsweise einem Vergussmaterial, aufgefüllt.

In dem optoelektronischen Bauelement 40 sind die LED-Halblei-terelemente 12 als m-LEDs ausgebildet.

Die n-Kontakte der m-LEDs in den Pixeln 11 können an der Unter seite oder an der Oberseite oder zwischen Ober- und Unterseite des optoelektronischen Bauelements 40 angeschlossen sein. In Figur 128B sind die Pixel 11 auf einem Träger 42 platziert, in den n-Kontakt-Anschlüsse 43 integriert sind, welche die n-Kon-takte der Pixel 11 miteinander verbinden. Ferner weist der Trä ger 42 für jeden p-Kontakt einen p-Kontakt-Anschluss 44 auf, so dass die p-Kontakte jedes Pixels 11 individuell angesteuert werden können. Der Träger 42 kann ferner einen IC enthalten. Die voneinander beabstandete Anordnung der LED-Halbleiterele-mente 12 in der optoelektronischen Vorrichtung 40 erlaubt au ßerdem eine Kontaktierung, bei der sowohl der n-Kontakt als auch der p-Kontakt jedes Pixels 11 individuell ansteuerbar ist.

Figur 128C zeigt eine alternative Variante, bei welcher ein Träger 45 nur individuelle p-Kontakt-Anschlüsse 46 für jedes auf dem Träger 45 angeordnete Pixel 11 enthält. Natürlich können P-dotierte und n-dotierte Schichten auch vertauscht werden. Auf dem elektrisch isolierenden zweiten Material 41 sind Leiterbah nen 47 gitterförmig angeordnet, welche die n-Kontakte der Pixel 11 miteinander verbinden und zu einem externen Anschluss 48 führen, der an einer Seite der optoelektronischen Vorrichtung 40 angeordnet ist, wie Figur 128A zeigt.

Figur 129A zeigt eine Ausgestaltung, bei der bei einem im we sentlichen rechteckigen Halbleiterelement oder m-Led 12 eine dielektrische Schicht 19' auf zwei gegenüberliegenden Seiten ausgebildet ist. In Draufsicht in Figur 129B ist zu erkennen, dass die dielektrischen Elemente 19 und 19' sich abwechselnd um das Halbleiterelement 12 und den dielektrischen Filters 18 le gen. Die dielektrischen Elemente 19 und 19' sind unterschiedlich ausgestaltet. Element 19' umfasst zumindest einen elektrisch leitenden Teilbereich, beispielsweise in Form einer Fläche ent lang der Seitenwand der m-LED 12 oder auch in Form mehrerer entlang der Seitenwand verlaufender Streifen. Element 19 ist nicht elektrisch an die m-LED 12 angeschlossen, trägt also nicht zur Stromversorgung des Elementes 12 bei.

Die Stromrichtung ist durch den Pfeil in Figur 129A angegeben. Der Strom fließt entweder bis zur Oberfläche und von dort aus durch den dielektrischen Filter 18 in die Halbleiterschicht zum aktiven Bereich. Alternativ, steht der leitende Teilbereich des dielektrischen Elements mit einer Kontaktschicht auf der m-LED in Verbindung. Die Kontaktschicht könnte beispielsweise zwi schen dem dielektrischen Filter und der m-LED angeordnet und als Deckelektrode ausgestaltet sein, so wie die in der Figur 129A durch die dünne nicht bezeichnete Schicht zwischen den

Elementen 12 und 18 dargestellt. In beiden Fällen dient die Kontaktschicht zur Stromaufweitung auf die gesamte Fläche.

Durch den Stromfluss wird ein Magnetfeld erzeugt, so dass La-dungsträger, die sich durch die Schichten der m-LED 12 bewegen eine Kraft in Richtung auf das Zentrum der Struktur verspüren.

Figur 130A und 130B illustrieren eine Ausgestaltung, in der die dielektrische Schicht 19 um eine im Wesentliche zylinderförmig ausgeführte m-LEDs angeordnet ist. die m-LEDs sind in regelmä ßigen Abständen monolithisch ausgeführt und bilden auf diese Weise ein m-LED Array oder auch ein m-Display. Das dielektrische Element 19 ist nichtleitend, d.h. der Strom wird durch auf der Oberfläche angeordnete Leitungen zu den m-LEDs geführt. Dazu verlaufen die Leitungen 32 zwischen den einzelnen m-LEDs . Zu leitungen 33 verbinden die Leitungen 32 mit einem leitenden dielektrischen Filter 18. Dieser steht wiederum in einem elektrischen Kontakt mit einer der Halbleiterschichten der m-LED. Um den Strom nun von dem Randbereich und damit dem die- lektrischen Element 19 an der Seitenfläche der m-LED fernzuhal ten wird ein zusätzliches Quantenwellintermixing vorgeschlagen. Ausgestaltung und Verfahren einer solchen ist in dieser Offen barung in mehreren Beispielen dargestellt. Das Quantenwellin-termixing umgibt den aktiven Bereich (in Figur 130B durch den etwas breiteren Strich dargestellt) und erzeugt dort eine Ver änderung der Bandlücke um aktiven Bereich. Dadurch „sehen" die Ladungsträger eine Energiebarriere, welche die Ladungsträger in Richtung des Zentrums der m-LED 12 drückt.

Die folgenden Ausführungen betreffen verschiedene Aspekte zur Prozessierung, die für die Halbleiterstrukturen verwendet wer den können, um deren Eigenschaften zu verbessern oder auch neue Anwendungsgebiete oder Realisierungsmöglichkeiten zu schaffen.

In Figur 131 ist zur Herleitung des Aspektes von Pixelelementen mit elektrisch getrennten und optisch gekoppelten Subpixeln eine vereinfachte schematische Darstellung eines elektronischen Dis plays 10 gezeigt, wie es häufig in beispielsweise Monitoren, Fernsehern, Anzeigetafeln oder auch kleinen Geräten wie Smart Watches oder Smartphones verwendet wird. Dabei ist der grund sätzliche Aufbau bekanntermaßen über eine enge benachbarte An ordnung einer Vielzahl von Pixeln oder Pixelelementen 12 in einer Ebene realisiert. Die Pixelelemente 12 sind in Reihen und Spalten organisiert und lassen sich einzeln elektronisch an steuern. Die Ansteuerung erfolgt derart, dass sie diese Weise sowohl in ihrer Leuchtstärke, als auch in ihrem Farbton und ausgesendeten Wellenlänge variiert werden. In letzterem Fall umfasst jedes Pixel häufig drei Subpixel, die ihrerseits für die Emission unterschiedlicher Wellenlänge ausgestaltet sind. Die Pixelelemente 12 sind häufig auf einem Substrat oder einer Trägerstruktur 14 aufgebracht, die in diesem Aspekt vor allem eine mechanische Stabilität der Anordnung sicherstellen sollen.

In dieser Darstellung ist gut erkennbar, dass zum Erzeugen einer ausreichend großen Auflösung teilweise mehrere Millionen sol cher Pixelelemente 12 räumlich dicht sowohl mechanisch angeord net als auch elektrisch verbunden werden müssen. Gleichzeitig können in vielen Fällen defekte Pixel 12 als dunkle Punkte zwischen den aktiven Pixeln erkennbar sein. Insbesondere durch extrem geringe Abmessungen, beispielsweise für m-LEDs, steigt zum einen die Dichte und Auflösung solcher Displays, anderer seits besteht gleichzeitig ein Bedürfnis nach möglichst fehler-freier Funktion und ausschussarmer Produktion.

In Figur 132 ist der in Figur 131 dargestellte Ausschnitt AA vergrößert dargestellt, um die Merkmale der hier beschriebenen Lösung genauer beschreiben zu können. So ist Substrat 14 ange-geben, dass gleichzeitig die Ansteuerelemente umfasst und als Trägerstruktur für die Pixel dient. Auf dem Substrat 14 sind einzelne Pixelelemente 12 vorgesehen, die hier rechteckig aus gestaltet sind und eine gleiche Größe aufweisen. Diese identi schen Größen der Pixelelemente 12 sind häufig herstellungsbe-dingt vorteilhaft, können aber gemäß einem Beispiel auch in unterschiedlicher Form oder Größe ausgeführt sein. Das Pixelele ment 12 weist im hier dargestellten Beispiel eine Länge 11 und eine Breite bl auf. Zwischen den Pixelelementen 12 ist eine Pixelelementtrennschicht 16 vorgesehen. Letztere liegt im Be-reich weniger pm, beispielsweise also 0,5 pm bis 3 pm.

Die Pixelelementtrennschicht 16 ist derart ausgeführt, dass die benachbarten Pixelelemente 12 in Bezug auf die Ansteuerung der jeweiligen Pixelelemente elektrisch getrennt sind. In Figur 133 ist ein Ausschnitt eines Pixelelements in Querschnittsdarstel lung gezeigt. Die Pixelelemente 12 sind durch eine Pixelele menttrennschicht 16 getrennt und umfassen jeweils Subpixel 18. Durch die Pixelelementtrennschicht 16 erfolgt eine elektrische und optische Trennung zwischen den Pixelelementen 12. Dies soll verhindern, dass Licht, das von einem Pixelelement 12 ausgesen det wird, durch optischen Crosstalk in ein benachbart angeord netes Pixelelement 12 Übertritt und von dort ausgesendet wird. Innerhalb eines Pixelelementes 12 ist hier, beispielhaft für ein ausgewähltes Pixelelement 12, eine erfindungsgemäße weitere Unterteilung in Subpixel 18 gezeigt. Die Subpixel 18, auch als sogenannte Felder bezeichnet, weisen hier eine gleiche Größe und Form auf. Dabei ist eine Länge 12 eines Subpixels 18 defi niert, wobei sich gemäß einem Beispiel die Länge 11 des Pi-xelelementes 12 aus einem Vielfachen der Länge 12 der gleich großen Subpixel 12 mitsamt eventuellen Zwischenräumen ergeben kann. Analog ist eine Breite b2 eines Subpixels angegeben, wobei sich auch hier gemäß einem Beispiel die Breite bl des Pixelele mentes aus einem ungefähren Vielfachen der Breite b2 der jeweils gleich großen Subpixel 18 inklusive eventueller Zwischenräume ergeben kann. In der hier gewählten Darstellung ist die Unter teilung der Pixelelemente 12 in Subpixel 18 bzw. sogenannte Felder nur für ein Pixelelement 12 gezeigt. Die Strukturierung ist jedoch auf alle in einem Display 10 angeordneten Pixelele-mente 12 anwendbar.

Zwischen zwei benachbarten Subpixeln 18 desselben Pixelelemen tes 12 ist zudem ein Subpixeltrennelement 20 vorgesehen. Dieses Subpixeltrennelement 20 ist derart ausgeführt, dass in Bezug auf die Ansteuerung eines zugeordneten Subpixels (der Länge 12) (siehe Figur 133) eine elektrische Trennung erfolgt. Das Sub pixeltrennelement 20 ist weiterhin ausgestaltet, dass in Bezug auf das von den Subpixeln 18 emittierte Licht eine optische Kopplung oder ein optischer Crosstalk ermöglicht ist. Dies be-deutet mit anderen Worten, dass innerhalb eines Pixelelementes 12 Photonen oder Licht von einem Subpixel 18 zu einem oder mehreren der im selben Pixelelement 12 befindlichen Subpixel 18 übersprechen kann, nicht jedoch zwischen zwei Pixelelementen 12.

Beispielsweise kann eine Erzeugung der verschiedenen möglichen emittierbaren Farben eines Pixelelementes 12 durch eine Kombi nation der Basisfarben Rot, Grün und Blau erfolgen. Folglich kann ein Pixelelement 12 Subpixel 18 enthalten, die verschiedene Wellenlängen von Licht emittieren können. In Figur 132 sind beispielhaft die insgesamt neun Subpixel 18 mit den Buchstaben A bis K gekennzeichnet. Gemäß einem Beispiel sind die Subpixel A, D und G als rote LEDs ausgeführt, die Subpixel B, E und H als grüne LEDs und die Subpixel C, F und K als blaue LEDs. Soll nun beispielsweise rotes Licht vom Pixelelement 12 emittiert werden, werden über die Ansteuerelektronik die Subpixel A, D und G gleichzeitig angesteuert. Gegebenenfalls kann über die Ansteuerelektronik getestet worden, ob alle Subpixel A, D und G eine korrekte Funktion aufweisen. Hierdurch kann dann eine gewünschte Helligkeit eingestellt werden.

Ist nun beispielsweise eines der Subpixel A, D oder G defekt, können dennoch durch die elektrische Trennung die übrigen Pixel dennoch korrekt angesteuert werden. Durch den optischen Crosstalk, der durch das Subpixeltrennelement 20 ermöglicht wird, kann jedoch das fehlende Licht des defekten Subpixels 18 durch die angrenzenden Subpixel 18 ausgeglichen werden. Solange also ein Subpixel 18 derselben Farbe aus einer Gruppe funktio niert und die restlichen Subpixel 18 dieser Gruppe defekt sind, könnte dieser verbliebene funktionierende Subpixel 18 die Fehl funktionen der defekten Subpixel ausgleichen und somit eine Funktion des Pixelelementes 12 durch Redundanz sicherstellen. In einem Beispiel kann ein optischer Crosstalk auch über meh rerer Subpixel innerhalb eines Pixelelementes 12 stattfinden. Andere mögliche Anordnungen wären beispielsweise die Zuordnung von jeweils drei Subpixeln 18 zu einer der Basisfarben Rot, Grün, oder Blau. Beispiele hierfür sind die folgende Gruppierung A/B/C, D/E/F und G/H/K. Aber auch eine diagonale Zuordnung ist denkbar, wobei vorteilhaft ein optischer Crosstalk möglich sein sollte .

In Figur 133 ist eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich eines Displays 10 gezeigt. Im unteren Teil der Figur ist ein Substrat 14 gezeigt, was unter anderem eine mechanisch ausrei-chend stabile Trägerstruktur zur Aufnahme der übrigen Struktu relemente bieten soll. Dies kann gemäß einem Beispiel ein Wafer eines Silizium-ICs sein. Das Substrat 14 kann zusätzlich eine Treiberschaltung oder Ansteuerelektronik (nicht gezeigt) und verschiedene elektrische Anschlüsse aufweisen. Diese können beispielsweise über Leiterstrukturen im integrierten Schalt kreis realisiert sein. Weiterhin sind Kontaktstrukturen 24 vor gesehen, die zur Ansteuerung eines Subpixelbereichs 26 dienen können. Dieser ist im hier gezeigten Beispiel direkt an den Kontaktstrukturen 24 angrenzend angeordnet. Über die Kontakt-Strukturen 24 ist es möglich, einen Emitterchip 26 individuell und selektiv über die Ansteuerelektronik anzusteuern.

Eine Epitaxieschicht 26 weist beispielsweise verschiedene Schichten auf, die unter anderem eine Funktionalität lichtemit-tierender Dioden erlaubt. So kann beispielsweise ein p-n-Über-gang durch entsprechend verschieden dotierte Schichten imple mentiert sein oder auch eine oder mehrere Quantenwell Strukturen aufweisen. Schematisch und vereinfachend ist hier ein Bereich eines p-n-Übergangs 28 durch eine gestrichelte Linie angedeu-tet . In der Epitaxieschicht 26 sind nunmehr die Strukturen der Pixelelemente 12